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Asteroiden: Was ist bloß bei Didymos los?

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NASA und DART

Die NASA will uns vor einer planetenvernichtenden Katastrophe beschützen und hat einen Roboter auf einem Asteroiden einschlagen lassen – doch eine Sache ist daran absolut unerklärlich und lässt die NASA-Forscher ratlos zurück.

Vor 66 Millionen Jahren kam es zu einem Massenaussterben der Dinosaurier. Nicht alle Arten, aber sehr viele segneten das Zeitliche vermutlich durch die Folgen des Einschlags einen Meteoriten, der zwischen zehn und 15 Kilometer groß war. Man bezeichnet ihn heute als Chicxulub-Meteoriten und dieses Ereignis ist eine deutliche Mahnung, welche Gefahr der Einschlag eines kosmischen Steinbrockens bergen kann. 

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Wenn der Meteorit groß genug ist, kann ein solcher Einschlag durchaus das Ende der menschlichen Zivilisation bedeuten. Bei weitem nicht zivilisationsgefährend, aber trotzdem ziemlich ehrfurchteinflößend war der Einschlag des Meteoriten von Tscheljabinsk in Russland im Jahre 2013. Niemand ist bei diesem Einschlag gestorben, aber über 1500 Personen wurden verletzt, meist durch in Folge des Einschlags zersplittertes Glas. 

Asteroiden als Gefahr für die Erde

Damit ein Meteorit wirklich gefährlich für uns als Spezies werden kann, müsste er viel größer sein. Forscher fanden heraus, dass ein Brocken etwa 96 Kilometer groß sein müsste, um das gesamte Leben auf der Erde zu vernichten. 96 Kilometer ist jetzt nicht so riesig und wir kennen durchaus Asteroiden mit dieser Größe im Sonnensystem. Der größte bekannte Asteroid Pallas, entdeckt übrigens von Heinrich Wilhelm Olbers in Bremen, besitzt eine Größe von 513 Kilometern. Pallas ist aber zum Glück nicht auf Kollisionskurs mit der Erde, aber es gibt ja noch andere Brocken dort draußen und durch Kollisionen können sich die berechneten Bahnen von Asteroiden auch ändern. 

Zusätzlich können jederzeit Asteroiden aus fremden Sternsystem Kurs auf unser Sonnensystem nehmen, wie der interstellare Besucher Oumuamua vor einigen Jahren. Lange Rede, kurzer Sinn, die Gefahr des Einschlags eines gefährlichen Brockens aus dem Weltraum ist kurzfristig betrachtet nicht hoch, aber sie ist immer gegeben und irgendwann wird es theoretisch dazu kommen.

Gefahr der Asteroiden: Das DART-Projekt

Die NASA hat erkannt, dass die Gefahr eines verheerenden Einschlags durchaus real ist und hat deswegen das Projekt DART ins Leben gerufen, kurz für Double Asteroid Redirection Test. Die DART-Sonde wurde zum Asteroiden Didymos geschickt und schlug dann geplant auf dem Begleitasteroiden Dimorphos ein. Richtig gelesen, der etwa 800 Meter große Asteroid Didymos gönnt sich einen Begleitasteroiden. 

Didymos und Dimorphos (NASA)
Didymos und Dimorphos (NASA)

Der kleine Dimorphos hat einen Durchmesser von 170 Metern und gemeinsam bilden die beiden ein Doppelasteroidensystem. Dimorphos umrundet Didymos in einem Abstand von im Schnitt nur einem Kilometer und die beiden umrunden die Sonne alle 2,1 Jahre. Die NASA musste also genau ausrechnen, wann der richtige Zeitpunkt gekommen war, die DART-Mission zu starten. Das hat alles wunderbar geklappt und am 26. September 2022 schlug die Sonde auf Dimorphos ein. 

Woher wissen wir, dass das geklappt hat? Weil die DART-Sonde noch eine zweite kleine Sonde dabei hatte namens LICIACube. Also eine Zweifachsonde, die einen Zweifachasteroiden besucht hat. Wunderschön. LICIACube hat sich 15 Tage vor dem Einschlag abgekoppelt und das ganze Prozedere dann aufgezeichnet – mit zwei optischen Kameras, die übrigens die Namen Luke und Leia tragen. 

Einschlag: Asteroiden ablenken

Die DART-Sonde hat einige Fotos kurz vor dem Aufprall gemacht, die zeigen, dass Dimorphos im Prinzip nur ein Knubbel aus Staub und Steinchen ist, vermutlich eine Art Bauschutt, der bei der Entstehung der inneren Planeten im Sonnensystem vor vier bis fünf Milliarden Jahren übrig geblieben ist und sich zu Asteroiden geformt hat. Mit dem Aufprall wollte die NASA herausfinden, welche Kraft man benötigt, um einen Himmelskörper in welchem Ausmaß abzulenken – Wissen, das sehr wichtig werden könnte, wenn so ein Halunke wie Dimorphos irgendwann mal auf Kollisionskurs mit der Erde wäre. 

Dimorphos zwei Minuten vor dem Aufprall (NASA_JHUAPL))
Dimorphos zwei Minuten vor dem Aufprall (NASA_JHUAPL))

Und tatsächlich: Der DART-Einschlag hat Dimorphos Umlaufperiode um 32 Minuten verringert. Das übetrifft die Erwartungen der NASA bei Weitem, die die Mission bereits als Erfolg gewertet hätte, wenn man den Orbit um Didymos um nur 73 Sekunden verändert hätte. 

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Wir wissen nun, dass wir Asteroiden vom Kurs abbringen können – reicht uns das? Im Prinzip ja, aber ein großes Rätsel bleibt und lässt die NASA-Forscher ratlos zurück. Die Schweifbildung nach dem Einschlag wurde mit allerhand Teleskopen und Kameras beobachtet: Erdgebunden wie mit dem SOAR-Teleskop in Chile, der LUCIACube hat natürlich zugeschaut und selbst das Hubble-Teleskop und James Webb haben Dimorphos ins Visier genommen. Und durch all diese Aufnahmen wissen wir, dass Tage nach dem Einschlag, zwischen dem 2. und 5. Oktober plötzlich ein zweiter Schweif erschien. Der Astronom Jian-Yang Li des Planetary Science Institute sagt: “Als ich diese Bilder zum ersten Mal sah, dachte ich, dass meine Augen mich täuschen oder dass es Probleme mit den Bildern geben könnte.”

Zwillingsschweif bei Asteroiden

Was war genau geschehen? Die Astronomen beobachteten, wie sich der zweiter Schweif bildete, und die Zunahme des gestreuten Staubs die Gesamthelligkeit des Didymos-Systems verringerte. Das Team verfolgte den Schweif, bis er dann zweieinhalb Wochen später verblasste. Wir kennen zwar einige wenige Asteroiden mit Zwillingsschweifen, die keine Kometen sind, aber niemand hatte erwartet, dass Dimorphos einen solchen Zwillingsschweif entwickeln würde. 

Das Hubble-Teleskop erblickte Dimorphos Schweife (NASA, ESA, STScI, J. Li (PSI))
Das Hubble-Teleskop erblickte Dimorphos Schweife (NASA, ESA, STScI, J. Li (PSI))

Niemand weiß, wie das zu erklären ist – eine Theorie besagt, dass das ausgeworfene Material des ersten Schweifs nach und nach wieder zurück auf Dimorphos eingeprasselt ist und sich dadurch dann erst einige Zeit später der zweite Asteroidenschweif bildete, aber nicht alle Astronomen sind davon überzeugt, denn wie wir nun wissen, besteht der kleine Asteroid aus super lockerem Staub- und Steinkörnchen. Könnte dieses Material wirklich in der Lage gewesen sein, einen so heftigen Einschlag zu erzeugen? Mittlerweile ist der zweite Schweif verschwunden und die NASA ist weiterhin ratlos, wie er genau entstehen konnte.

Wollt ihr noch mehr über dieses Thema erfahren, dann schaut euch unbedingt mal dieses Video an:

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Yellowstone: Die Rettungspläne der NASA

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Yellowstone-Explosion auf Erde

Ein Ausbruch des Supervulkans Yellowstone könnte die menschliche Zivilisation, so wie wir sie kennen, vernichten. Doch die NASA hat einen Plan, um das zu verhindern und uns zu retten. 

Der Supervulkan Yellowstone erstreckt sich unter den amerikanischen Bundesstaaten Wyoming, Montana und Idaho und verfügt über eine riesige Magmakammer, die sich über eine Fläche von etwa 60×40 Kilometern erstreckt und bis zu 14 Kilometer tief ist. Welche Kräfte hier am Werk sind, wird deutlich, wenn man sich die voraussichtlichen Effekte eines Ausbruchs ansieht. 

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Unten seht ihr, wie weit der Ascheregen im Falle eines einen Monat lang anhaltenden Ausbruchs fliegen würde, fast über die gesamten USA. Das würde nicht nur die USA betreffen, sondern auch das gesamte globale Klima verändern. Große Mengen an Schwefeldioxid würden in die Atmosphäre freigesetzt werden, was zur Bildung von sogenannten Schwefelsäure-Aerosolen führen würde. Diese Aerosole reflektieren Sonnenlicht und führen zu einer Abkühlung der Erdoberfläche. Wir reden hier von einem weltweiten Abkühlungsprozess, der Jahre andauern würde und zu Ernteverlusten, Nahrungsmittelknappheit und anderen ökologischen und wirtschaftlichen Problemen führen würde. 

Aschewolke Reichweite Yellowstone
So groß wie die USA: die Aschewolke bei einem Ausbruch des Yellowstone

Supervulkan-Ausbruch: Explodiert der Yellowstone bald?

Nicht nur würden durch die direkten Folgen des Ausbruchs, also durch die Aschewolke und pyroklastische Ströme, sehr viele Menschen sterben, sondern auch über längere Zeiträume durch die indirekten Folgen auf Landwirtschaft, Technik und Infrastruktur. Da stellt sich jetzt die nicht ganz unerhebliche Frage: Wann bricht er denn wohl das nächste Mal aus? In den letzten zwei Millionen Jahren gab es drei bekannte Supervulkan-Ausbrüche im Yellowstone-Gebiet. Der jüngste fand vor circa 640.000 Jahren statt. Rechnen wir mal ein bisschen: Drei Ausbrüche in zwei Millionen Jahren, also ganz ungefähr alle 600.000 Jahre ein Ausbruch, der letzte vor ungefähr 600.000 Jahren… 

Rein statistisch wäre der Yellowstone bald mal wieder dran – und damit ist ein “bald” in geologischen Maßstäben gemeint. Also, keine Sorge, unsere Existenz wird vermutlich nicht vom Supervulkanausbruch beendet werden. Stattdessen von allmächtig gewordener Künstlicher Intelligenz, aber hey, irgendwas ist ja immer. 

NASA will Yellowstone mit Wasser füllen

Nichtsdestotrotz sehen wir, dass der Yellowstone irgendwann wieder ausbrechen wird. Es ergibt Sinn, sich schon jetzt damit zu beschäftigen, was man dagegen tun kann und tatsächlich haben Wissenschaftler der NASA einen irren Plan entwickelt. Ein Team vom Jet Propulsion Laboratory der NASA untersuchte die Möglichkeit, die geothermische Energie des Yellowstone-Supervulkans zu nutzen und gleichzeitig das Risiko eines katastrophalen Ausbruchs zu reduzieren. Ihr Plan ist, Wasser in das Magmareservoir unterhalb des Yellowstone-Nationalparks zu pumpen, um die Wärme abzuziehen und die Temperatur im Vulkan zu senken.

Grundsätzlich ist die Idee, das geothermische Potenzial des Supervulkans zu nutzen und gleichzeitig das Ausbruchsrisiko zu verringern, genial. Denn die Energiemengen, die dort produziert werden, sind gigantisch und könnten mit der richtigen Technologie vermutlich alle Energieprobleme lösen. 

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Was haben die NASA-Forscher sich denn nun genau überlegt? Ihr Konzept basiert auf der Idee, Wasser in das Magmareservoir unterhalb des Yellowstone-Nationalparks zu pumpen. Dieses Wasser würde die Wärme aus dem Magmasystem abziehen, wodurch sich die Temperatur im Vulkan verringern würde. Das erhitzte Wasser könnte dann an die Oberfläche zurück gepumpt und zur Erzeugung von geothermischer Energie verwendet werden. 

Yellowstone bald ein Geothermiekraftwerk?

Die kontinuierliche Entnahme von Wärme würde im Laufe der Zeit dazu führen, dass der Vulkan weniger wahrscheinlich ausbricht. Klingt easy und so kompliziert ist der Prozess an sich auch nicht. Ganz grundlegend kann man sagen, dass ein solches Geothermiekraftwerk in vier Schritten funktioniert: Wasserinjektion, Dampfproduktion, Turbinenantrieb und Kondensation. Das Wasser wird in das Magmareservoir injiziert, es erhitzt sich und steigt als Dampf nach oben, dort wird es in eine Turbine geleitet, die elektrische Energie produziert, danach kühlt es in einem Kondensator ab und wird wieder in den geothermischen Kreislauf zurückgeführt. 

Ein kleines Problem gibt es aber. Um Yellowstone so weit abzukühlen, dass er nicht mehr ausbrechen wird, müssten wir ihm Energie in Höhe von 20 Gigawatt entziehen. Wie viel ist das? Die NASA-Forscher haben errechnet, dass wir dafür 16.000 Jahre lang das Geothermalkraftwerk betreiben müssten. Wirklich langfristig gedacht. Und die Umsetzung des Projekts würde erhebliche technische Herausforderungen und Investitionen erfordern. 

Das Krafla-Kraftwerk in Island
Das Krafla-Kraftwerk in Island

Risiko eines Ausbruchs vermeiden

Um das Wasser tief genug Richtung Magmakammer zu befördern, müssten Schächte von bis zu zehn Kilometer Länge gebohrt werden. Die Hitze soll dann von der Unterseite der Magma-Kammer extrahiert werden. Warum so kompliziert? Weil man, wenn man die Magmakammer einfach frontal von oben anbohrt, einen Ausbruch des Vulkans riskiert. Der verantwortliche Forscher Brian Wilcox vom Jet Propulsion Lab sagt: “Es besteht die Gefahr, einen Ausbruch auszulösen, den man ja gerade verhindern will. Wird die Magmakammer von unten angebohrt, wird verhindert, dass die Hitze von unten heraufkommt, um jemals die Spitze der Kammer zu erreichen, wo die wirkliche Bedrohung entsteht.” 

Wir reden hier also über ein gigantisches Mega-Projekt, das nur generationenübergreifend bewerkstelligt werden könnte. Nachdem das Jet Propulsion Lab der NASA die Idee ausgearbeitet hatte, sind erst mal keine Schritte zu einer konkreten Umsetzung unternommen worden. Im Oktober letzten Jahres ist dann ein neues Paper veröffentlicht worden, in dem konkreter ausgearbeitet wird, wie man die Energie vom Yellowstone anzapfen könnte. 

Und die Zahlen haben es in sich: Die Kosten würden sich auf dreieinhalb Billionen Dollar belaufen. Mit über elf Billiarden Wattstunden Energieleistung könnte man durch das Projekt die gesamten USA mit Energie versorgen – und wie auch schon die NASA kommt man in dem neuen Paper auch zu dem Ergebnis, dass der Supervulkan dadurch so weit abgekühlt würde, dass er nie wieder ausbrechen würde. Bisher alles nur Vorschläge und graue Planung, aber irgendwer sollte sich um die Finanzierung des Projekts bemühen und es angehen. Unsere Nachfahren werden es uns danken. Denn wie Dr. Brian Wilcox sagt: “Yellowstone explodiert ungefähr alle 600.000 Jahre, und es ist ungefähr 600.000 Jahre her, seit der Supervulkan zuletzt ausgebrochen ist, was uns dazu bringen sollte, aufzustehen und zu handeln.”

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Das kosmische Netz ist magnetisch

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Das kosmische Netz

Wissenschaftler haben etwas Unglaubliches über die gigantischste Struktur des Kosmos herausgefunden: Das kosmische Netz ist magnetisch. Was das bedeutet, erfahrt ihr in diesem Beitrag. 

Wir alle sind winzig klein. Schon bloß mit den Ausmaßen unseres Sonnensystems verglichen sind wir Menschen absolut mickrig. Das Ende der Oortschen Wolke, der gravitativen Begrenzung unseres Sonnensystems, liegt in über einem Lichtjahr Entfernung. Und das ist nur unser Sonnensystem, unsere kosmische Heimat. 

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Die Milchstraße, unsere Galaxis, ist nach neueren Schätzungen über 200.000 Lichtjahre groß. Und dann gibt es außer der Milchstraße noch bis zu einer Billion Galaxien. Und das Universum insgesamt ist schätzungsweise 93 Milliarden Lichtjahre groß. Das ist alles unvorstellbar und es wird noch unglaublicher. Die Struktur des Universums insgesamt kann man als das sogenannte kosmische Netz darstellen. Wir sehen unten die Materiestrukturen des Kosmos zusammengepackt zu Filamenten. Diese Filamente bestehen aus all dem kosmischen Kram, den wir so kennen: Nebel, Galaxien, Galaxienhaufen. Auf irgendeinem dieser Filamanete sitzen auch wir gerade in der Milchstraße. 

Voids im kosmischen Netz

Aber das kosmische Netz zeigt nicht nur Filamente, es enthält auch die mysteriösen Voids. Gigantische leere Bereiche des Kosmos zwischen den Filamenten. Wir sehen, dass Materie nicht komplett gleichmäßig im Universum verteilt ist. Neben riesigen Überdichteregionen aus Galaxienhaufen gibt es auch große kosmische Areale, in denen im Prinzip nichts ist. Klar, hier und da schwirrt auch in den Voids mal eine Galaxie herum, aber im Großen und Ganzen ist dort nichts.

Das kosmische Netz in verschiedenen Wellenlängen (F. Vazza, D. Wittor and J. West, Composition by K. Brown)
Das kosmische Netz in verschiedenen Wellenlängen (F. Vazza, D. Wittor and J. West, Composition by K. Brown)

Das ist also die großräumigste Struktur des Kosmos: Das kosmische Netz bestehend aus Filamenten und Voids. Und als wäre das nicht schon bizarr genug, ist es Wissenschaftlern nun gelungen, im kosmischen Netz Magnetismus nachzuweisen. Die beteiligte Forscherin Dr. Tessa Vernstrom sagt: “Magnetfelder durchdringen das Universum – von Planeten und Sternen bis zu den größten Zwischenräumen zwischen den Galaxien. Viele Aspekte des kosmischen Magnetismus sind noch nicht vollständig verstanden, vor allem in den Größenordnungen, die im kosmischen Netz zu sehen sind.”

Das kosmische Netz ist also magnetisch und wir winzigen Primaten auf dem Planeten Erde können das messen und sogar kartieren? Immer der Reihe nach. Was haben die Forscher genau gemacht? Sie nutzten allerhand Daten und Radiokarten aus Himmelskartierungen wie dem Global Magneto-Ionic Medium Survey, die unter anderem mit Radioteleskopen wie dem Murchison Widefield Array in Australien gewonnen wurden. 

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Mit Radioteleskopen kann man den kompletten Himmel im Radiobereich kartieren und schauen, wo die größte Dichte an Radioemissionen vorhanden ist. Diese Daten über die Verteilung der Radioemissionen im Weltraum haben die Forscher dann mit der simulierten Struktur des Kosmischen Netzes übereinander gelegt und das Endergebnis schien eine der spannendsten kosmischen Hypothesen zu bestätigen. Man vermutet nämlich schon länger, dass, wenn kosmische Materie zu den Filamenten verschmilzt, Schockwellen von unvorstellbaren Ausmaß erzeugt werden. Diese Schockwellen strahlen Radioemissionen ab, die theoretisch dazu führen, dass das kosmische Netz im Radiospektrum leuchtet – aber das konnte nie eindeutig nachgewiesen werden, weil diese Signale so schwach sind. Bislang. 

Das kosmische Netz und das Radioleuchten

Denn genau das ist den Forschern nun gelungen, sie haben das Radioleuchten des Kosmischen Netz nachweisen können, denn als sie nach und nach die Radiokartierungen des Kosmos über die simulierte Struktur des kosmischen Netz gelegt haben, passte das perfekt. Also im Prinzip astronomische Detektivarbeit. Und die Vorgänge in den großen Strukturen des Kosmos sind den Astronomen ins Netz gegangen. Die Amateur-Astronomen unter euch wissen, wie man die Technik nennt, die die Forscher angewendet haben, als sie die Radiobilder übereinander gelegt haben: Stacking, nur dies mal eben auf wirklich universaler Skala. 

Durch Stacking wird das Magnetfeld des kosmischen Netz sichtbar (Vernstrom et al. 2023)
Durch Stacking wird das Magnetfeld des kosmischen Netz sichtbar (Vernstrom et al. 2023)

Die Forscher haben Radioemissionen aufgezeichnet, die von den Schockwellen quer durch das kosmische Netz ausgehen, die wiederum entstehen, wenn große Strukturen Materie aufeinander prallen – und das ist der erste Beobachtungsnachweis überhaupt dafür, dass beschleunigte Teilchen in Form dieser Schockwellen im Universum am Werk sind. Oder wie Dr. Tessa Vernstrom sagt: “In der Vergangenheit haben wir diese Radiostoßwellen immer nur direkt bei Kollisionen zwischen Galaxienhaufen beobachtet. Wir glauben jedoch, dass sie auch in den kosmischen Filamenten existieren.”  

Das Magnetfeld des kosmischen Netz

Die größte Struktur des Kosmos wird also zum Beben gebracht von mächtigen Radiostoßwellen – wieder mal so ein Gedanke, der wirklich absolut die menschliche Vorstellungskraft übersteigt, oder? So weit, so gut, aber einige fragen sich jetzt sicherlich schon, was dieses Radioglühen mit dem Magnetismus des kosmischen Netzes zu tun hat? Jede Menge. Stellt euch mal vor, Ihr seid ein subatomares Teilchen, in dem Fall ein Elektron, also ein negativ geladenes Teilchen. Ihr fliegt ganz entspannt durchs kosmische Netz und denkt über dieses attraktive Proton nach, das euch schon seit Tagen so anlächelt. Plötzlich werdet Ihr auf eine feste Bahn gelenkt und seid Teil einer Art Strömung. Was ist passiert? 

Das Magnetfeld des kosmischen Netzes hat euch eingefangen. Die Radiowellen im kosmischen Netz entstehen hauptsächlich, wenn geladene Teilchen wie Elektronen in Magnetfeldern beschleunigt werden. Die Magnetfelder im kosmischen Netz wirken also als Beschleuniger und lenken die Elektronen auf spiralförmigen Bahnen, von denen aus dann die Radioemissionen abgestrahlt werden. Heißt: Durch die Beobachtung der Radiowellen können Astronomen die Magnetfelder des kosmischen Netzes kartieren und ihre Stärke und Ausrichtung messen. Das wiederum hilft dabei, die Struktur des kosmischen Netzes und seine Wechselwirkungen mit den Galaxien und und Galaxienhaufen besser zu verstehen. 

Magnetbahnen im kosmischen Netz lenken alles

Das Ganze ist gar nicht so abstrakt wie es klingt und hat ganz praktische Auswirkungen – auch auf uns. Die Entstehung von Galaxien, ihre Gruppierung zu Galaxienhaufen – all das wird gesteuert von Schockwellen und den magnetischen Bahnen des kosmischen Netz. Diese völlig abstrakten Prozesse in der größten Struktur des Universums sind letztlich dafür verantwortlich, dass unsere Milchstraße sich genau so gebildet hat, wie sie es nun mal getan hat. Denn durch irgendeine Magnetbahn im Kosmischen Netz hat sich an irgendeinem Punkt in irgendeinem Filament genau die richtige Menge Wasserstoff zusammengeknubbelt, um irgendwann die Milliarden Sterne zu bilden, aus denen die Milchstraße entstanden ist. 

Ihr sitzt jetzt Zuhause vor dem PC und das alles nur wegen des kosmischen Netz. Wahnsinn. Was für einer großen Sache wir hier auf der Spur sind, seht Ihr auch hieran: Die größte Struktur des Kosmos sieht genau so aus wie ein Borg-Kubus aus Star Trek. Kann das Zufall sein? Bestimmt nicht! Aber Spaß beiseite, immer wenn ich mir diese Darstellungen des kosmischen Netzes so ansehe, stellt sich mir unweigerlich eine Frage: Dieses Ding, diese Struktur muss doch auch irgendwie noch Teil von etwas Größerem sein, oder? Worin ist das kosmische Netz? Von was ist es ein Teil? Oder anders gefragt: Was ist außerhalb des Universums? 

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Die Dunkle-Wald-Theorie: Haben Aliens uns schon entdeckt?

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Aliens und die Dunkle-Wald-Theorie

Lauern im Weltraum bösartige Aliens, die uns vernichten wollen? Verhalten wir uns gefährlich, indem wir Signale in den Weltraum schicken und dadurch auf uns aufmerksam machen? Genau das besagt die Dunkle-Wald-Theorie und wir klären heute, wie groß die außerirdische Gefahr für uns wirklich ist.

Wer von euch ist Star-Trek-Fan? Bestimmt einige und Ihr kennt sicherlich die Borg. Eine künstliche Lebensform, die aus einem Kollektiv von Wesen besteht und auf Assimilation anderer Zivilisationen abzielt. Die Borg scheinen sich nicht besonders um die diplomatischen oder kulturellen Unterschiede anderer Zivilisationen zu kümmern und nutzen ihre fortschrittliche Technologie, um andere Zivilisationen zu assimilieren oder zu vernichten. Das führt uns direkt zur Dunklen-Wald-Theorie, nach der Zivilisationen aus Angst vor Konflikten und Ausrottung durch andere Zivilisationen wie die Borg still bleiben und sich verstecken. 

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Die Wahrscheinlichkeit, dass es irgendwo in unserer Galaxis eine Spezies wie die Borg gibt, ist gar nicht so gering – die Milchstraße besteht aus hunderten Milliarden von Sternsystemen, irgendeine Art von Leben sollte sich dort gebildet haben. Und den Umstand, dass wir angesichts der wahrscheinlichen Existenz von außerirdischem Leben noch nichts davon gefunden haben, bezeichnet man als das Fermi-Paradoxon. Oder anders formuliert: Das Fermi-Paradoxon ist die scheinbare Diskrepanz zwischen der hohen Wahrscheinlichkeit für das Vorhandensein von außerirdischem Leben im Universum und dem Fehlen von eindeutigen Beweisen für dessen Existenz. Und da kommt jetzt als Antwort der Dunkle Wald ins Spiel.

Borg-Spezies
Ein Kollektiv von Wesen

Was ist die Dunkle-Wald-Theorie?

Die Dark-Forest-Theorie besagt, dass es im Universum viele intelligente Zivilisationen gibt, aber, dass diese aus Angst vor Konflikten und Ausrottung durch andere Zivilisationen still bleiben und sich verstecken. Wie in einem Dunklen Wald, in dem man lieber ganz ruhig bleibt, weil man weiß, dass ein tödlicher Jäger unterwegs ist. 

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Die Dark-Forest-Theorie wurde erstmals von dem chinesischen Science-Fiction-Autor Liu Cixin in seinem Roman “Die drei Sonnen” vorgeschlagen und hat seitdem in der wissenschaftlichen Gemeinschaft und unter Science-Fiction-Fans für viel Aufmerksamkeit gesorgt. Wir sprechen hier also nicht über an den Haaren herbeigezogenen Unfug, sondern über etwas, das Wissenschaftler durchaus für realistisch halten. 

Dunkle-Wald-Theorie: First Mover Advantage

Die Theorie basiert auf der Annahme, dass die Alien-Zivilisation in der Milchstraße, die als erstes so weit fortgeschritten ist, dass sie interstellar reisen könnte, einen massiven Vorteil hat. Wenn eine Zivilisation als erste die Fähigkeit zur interstellaren Reise entwickelt, könnte sie andere Zivilisationen, die noch nicht so weit fortgeschritten sind, dominieren, kontrollieren oder sogar komplett auslöschen. Das würde Sinn ergeben, um diese Vormachtstellung aufrecht zu erhalten, man nennt das auch First Mover Advantage. 

Wenn man den technologischen Vorteil nutzt, um andere intelligente Lebensformen in der Galaxis aufzuspüren und diese dann direkt zu vernichten, dann kann sich nie irgendeine Konkurrenz entwickeln. Das ist so, als hätte Microsoft, nachdem sie den Internet Explorer herausgebracht haben, alle anderen Tech-Firmen niedergebrannt, damit niemand einen anderen Browser herausbringen kann.

Wenn eine solch fortschrittliche aggressive Spezies existiert, heißt das, dass Zivilisationen, die zu laut und kommunikativ sind, ein höheres Risiko haben, entdeckt und angegriffen zu werden. Daher würde es nur Sinn ergeben, sich ganz ruhig zu halten und sich zu verstecken, um das eigene Überleben zu sichern. Es würde dann für fortgeschrittene Zivilisationen auch Sinn ergeben, Technik zu entwickeln, um die Signale und Spuren der eigenen Existenz zu verbergen, indem sie beispielsweise ihre Kommunikation verschlüsseln oder sich in dunklen Regionen des Weltraums verstecken. 

Aliens verstecken sich

Inwiefern ist das jetzt eine Antwort auf das Fermi-Paradoxon? Nun, das würde bedeuten, dass die Milchstraße voll mit Aliens und Zivilisationen ist. Aber die halten sich alle versteckt und sind mucksmäuschenstill — und deswegen haben wir noch kein Anzeichen von ihnen gefunden, denn sie wollen ja schließlich nicht von der Predator-Zivilisation entdeckt werden. 

Die Milchstraße wäre dann ein dunkler Wald und überall versteckt sich außerirdisches Leben. Gar nicht mal so unrealistisch – wir wissen aus der Menschheitsgeschichte, dass technologische Fortschritte oft genutzt wurden, um primitivere Populationen zu erobern, zu versklaven und zu unterdrücken. Wir wissen auch, dass Verstecken eine verbreitete Überlebensstrategie in der Natur ist. Wenn man das kombiniert und auf ein galaktisches Ausmaß überträgt, scheint der Dunkle Wald also realistisch zu sein. 

Dunkler Wald vor der Milchstraße
Könnte unsere Milchstraße ein Dunkler Wald sein?

Wir machen permanent auf uns aufmerksam. Wir senden Radiowellen und andere elektromagnetische Signale aus, um mit Satelliten und Raumsonden zu kommunizieren, um unsere Fernseh- und Radiosendungen auszustrahlen und um Daten zwischen verschiedenen Orten auf der Erde auszutauschen. Diese Signale breiten sich durch das Universum aus und könnten von anderen Zivilisationen empfangen werden. Wenn die Galaxis also ein dunkler Wald ist, in dem sich alle verstecken, sind wir das überdrehte Weiße Kaninchen aus Alice im Wunderland, dem man nur folgen muss, um sich dann einen leckeren Kaninchenbraten draus zu machen. 

Was misst die San-Marino-Skala?

Es gibt eine Skala, mit der die Gefahr des Dunklen Waldes messen kann, die San-Marino-Skala, benannt nach dem Zwergstaat San Marino, in dem sie entwickelt wurde. Auf der San-Marino-Skala wird die Gefährlichkeit von Signalen, die wir in den Weltraum aussenden, gemessen. Wenn wir eine Folge ZDF-Traumschiff in den Weltraum senden, wäre das eine 1, der niedrigste Wert auf der Skala, weil kein vernünftiges Lebewesen im Weltraum sich einem Planeten nähern wollen würde, der solche Sendungen produziert. Wenn wir eine Nachricht an alle Milliarden Exoplaneten der Galaxis schicken mit dem Inhalt: “Wir haben super viele Rohstoffe, sind suizidal und wollten ausgelöscht werden!” wäre das eine 10. Wie sollen wir uns nun angesichts der potentiellen Existenz des Dunklen Walds verhalten? 

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Sind Exomonde die Lösung für das Fermi-Paradoxon?

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Aliens zerstören Exomonde

Aliens werden überall in der Galaxis von Monden zermalmt. Was soll denn diese Quatsch-Aussage? Warum Exomonde der Grund dafür sein könnten, dass wir bisher noch keine Außerirdischen entdeckt haben, erfahrt Ihr in diesem Beitrag.

Sicherlich habt Ihr schon oft in einer klaren Nacht draußen unseren Mond bewundert, oder? Eine wahre Augenweide und das kosmische Objekt, das die Menschheit schon seit Anbeginn der Zeit zum Philosophieren über die unendlichen Weiten da oben anregt. Was viele aber nicht wissen: Der Erdmond entfernt sich von der Erde jedes Jahr um 3,8 Zentimeter. 

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Diese sogenannte Mondflucht wird durch die Wechselwirkung zwischen der Schwerkraft der Erde und der Gezeitenreibung des Mondes verursacht. Gezeitenreibung ist nicht nur ein gutes Wort für Scrabble, sondern auch ein spannendes physikalisches Phänomen. Sehr vereinfacht erklärt geschieht Folgendes: Durch die Anziehungskraft und die Bewegung des Mondes werden die Ozeane auf der Erde zu einer Art “Berg-und-Tal-Landschaft” verformt, während gleichzeitig das Festland durch den Druck der Ozeane leicht angehoben wird. Die Erde wird also durch den Mond verformt, so erstaunlich das klingt. 

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Lunare Gezeitenkräfte verformen die Erde

Diese Verformung der Erde durch die lunaren Gezeitenkräfte erzeugt Reibungseffekte. Auf Dauer wird durch die Gezeitenkräfte die Erdrotation abgebremst, die Tageslänge steigt jedes Jahr minimal. Aber der Gesamtdrehimpuls des Systems Erde-Mond bleibt erhalten – ein fundamentales physikalisches Gesetz. 

Wenn also der Drehimpuls aus der Eigenrotation der Erde abnimmt, muss der Drehimpuls der Mondbahn zunehmen. Und das geht rechnerisch nur, wenn der Mond sich von der Erde entfernt. Der Mond ist also so erpicht darauf, uns leidenschaftlich durchzukneten, dass er sogar dafür in Kauf nimmt, sich auf Dauer von uns zu entfernen. Das hätte Shakespeare sich wirklich nicht besser ausdenken können. 

Die Erde und der Mond
So wirken die Gezeitenkräfte des Mondes auf die Erde (NASA)

Erklären Exomonde das Fermi-Paradoxon?

Diese Mondflucht ist aber so langsam, dass sie in menschlich relevanten Maßstäben keine gefährlichen Auswirkungen für uns haben wird. Andere Spezies im Universum könnten hingegen große Probleme mit ihren Monden haben. Alleine unsere Galaxis, die Milchstraße, ist voll mit Exomonden. Wir haben zwar noch keinen entdeckt, das liegt aber nur daran, dass unsere Teleskope noch nicht gut genug sind. Schätzungsweise gibt es in der Milchstraße mindestens 400 bis 800 Milliarden Planeten, vermutlich sogar mehr als eine Billion. Aufgrund der hohen Anzahl der Monde der Gasplaneten hat jeder Planet unseres Sonnensystems im Durchschnitt knapp fünfzehn Monde. Wenn wir also mit einer Billion Planeten in der Galaxis rechnen, kommen wir auf circa fünfzehn Billionen Exomonde. 

Laut einer neuen Forschungsarbeit könnten diese Massen an Exomonden die Lösung des Fermi-Paradoxons sein. Zur Erinnerung, das Fermi-Paradoxon besagt Folgendes: Allein unsere Galaxis ist schon gigantisch. Da muss es doch irgendwo außerirdisches Leben geben. Wir haben aber noch nie eine Spur davon entdeckt und das ist irgendwie paradox. 

Und jetzt die erschreckende Antwort, die die Forscher nun entwickelt haben: Außerirdisches Leben wird auf den Planeten, auf denen es entsteht, permanent von Exomonden zerstört, weil diese Monde auf die Planeten stürzen. Aber wenn unser Mond sich entfernt, warum sollten Aliens dann von ihrem Mond zerquetscht werden?

Künstlerische Darstellung eines Exoplanten
So könnte ein Exoplanet aussehen (ESA, Hubble)

Exoplaneten nähern sich Planeten an

Nicht alle Monde entfernen sich von ihren Planeten. Einige bewegen sich auf ihre Planeten zu. Das kann passieren, wenn Monde durch ihre Wechselwirkungen mit anderen Monden destabilisiert werden. Das kennen wir aus unserem Sonnensystem beispielsweise vom kleinen Saturnmond Janus. Janus bewegt sich auf einer Umlaufbahn, die ihn manchmal sehr nahe an einem anderen Saturnmond namens Epimetheus vorbeiführt. Die gegenseitige Schwerkraftwirkung zwischen den beiden Monden führt dazu, dass sie ihre Umlaufbahnen tauschen, wobei Janus auf eine Umlaufbahn absteigt, die ihn näher an den Saturn heranführt, während Epimetheus auf eine höhere Umlaufbahn aufsteigt, die ihn weiter vom Saturn entfernt. Dieser “Bahnwechsel” zwischen den beiden Monden findet etwa alle vier Jahre statt. Das endet in dem Fall zwar nicht mit dem Extremszenario eines Einschlags auf dem Saturn, aber wir sehen, dass es in einem Mehrmondsystem komplexere Beziehungen als bei GZSZ geben kann. 

Und in manchen Fällen kann das durchaus so extrem werden, dass ein Mond auf der Planetenoberfläche einschlägt. Der Astrophysiker Jonathan Brande, einer der Verfasser der angesprochenen Forschungsarbeit, sagt: “Alle paar Wochen scheint es ein CGI-Video zu geben, das die Zerstörung der Erde durch einen kosmischen Impaktor zeigt. Wenn Sie das Pech hätten, im Urschleim eines jungen felsigen Exoplaneten zu leben, könnten Sie herausfinden, was Sie in dieser Situation tatsächlich tun würden!”

Instabile Monde zerstören Aliens

Laut der Simulation der Forscher geschieht es gerade in der Frühphase von Sternensystem bei Planeten, die relativ nah an ihrem Stern sind, sehr häufig, dass sich instabile Monde bilden, die dann auf den Planeten krachen. Wenn das stimmt und viele Planeten in ihren ersten Milliarden Jahren eine solche heftige Kollision durchleben, dann könnte das oftmals für außerirdisches Leben ein schmerzhaftes Ende bedeuten. 

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Wenn sich auf diesen Planeten gerade eine Alien-Ursuppe gebildet und das erste Alien-Bakterium sich entschlossen hat, sich zu einem höheren Lebewesen zu evolutionieren und dann der Mond einschlägt, ist die Entwicklung des Lebens abrupt beendet und damit auch die potentielle Bildung einer intelligenten außerirdischen Spezies viele Jahre später. Stellt euch mal vor, der Mond der Erde wäre vor knapp 3,5 Milliarden Jahren mit der Erde kollidiert. Dann hätte er die ersten Mikroben zermatscht und Ihr würdet den Artikel jetzt nicht lesen.

Die Forscher vermuten, dass solche Kollisionen Staubwolken erzeugen, die wir von der Erde aus wahrnehmen können. Denn diese Staubwolken, die aus den apokalyptischen Kollisionen entstehen, werden vom Licht des Sterns angeleuchtet und erwärmt und das können wir dann mit Infrarotteleskopen sehen. Und tatsächlich, solche Infrarotwolken, die potentiell auf eine Planeten-Mond-Kollision hindeuten könnten, haben wir schon über zwölf Mal beobachtet. 

Das wirkt angesichts der Masse an Monden und Planeten in der Galaxis nicht besonders viel, aber Ihr müsst bedenken, dass diese Staubwolken auch immer nur rund 10.000 Jahre sichtbar sind, bevor sie sich dann verflüchtigen. Und 10.000 Jahre ist im kosmischen Maßstab wirklich ein Wimpernschlag. Wir müssen also davon ausgehen, dass das im Laufe der Existenz der Milchstraße schon sehr oft passiert ist. Wie viele Welten dadurch wohl schon für immer verändert wurden?

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Die Atomhunde von Tschernobyl

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Die Hunde von Tschernobyl

Die Hunde im verstrahlten Gebiet um das Kernkraftwerk Tschernobyl unterscheiden sich genetisch von allen anderen Hunden auf der Welt. Kein Witz, alles über diese Atomhunde erfahrt Ihr in diesem Beitrag.

Am 26. April 1986 änderte sich das Leben sehr vieler Menschen. Nach einer Nuklearkatastrophe wurden über 120.000 Personen in der Umgebung des Kernkraftwerks Tschernobyl und der nahegelegenen Stadt Pripjat evakuiert. Auch im Rest Europas spürte man die Folgen.

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Was kaum jemand auf dem Schirm hatte: Die evakuierten Menschen hielten sich Hunde als Haustiere. Und ein großer Teil dieser Hunde wurde damals in der Eile und Not zurückgelassen. Da könnte man vermuten, dass diese Haushunde in der Nähe eines havarierten Atomkraftwerks mit einer immensen Strahlenbelastung nicht gerade lange durchhalten konnten. Aber: Viele haben es überlebt, sich vermehrt und heute existiert eine relativ große Hundepopulation in der Gegend um Tschernobyl. 

Tschernobyl: Hunde haben überlebt

Diese Hunde sind sehr mysteriös. Denn, obwohl es sehr wahrscheinlich ist, dass es sich hier um Haustiere der Evakuierten handelt, gibt es auch Menschen, die das für unwahrscheinlich halten. Denn die sowjetischen Streitkräfte haben in den ersten Tagen nach der Nuklearkatastrophe alle zurückgelassenen Haustiere ausgemerzt, um zu verhindern, dass sie aus dem Kernkraftwerksgebiet entkommen und die radioaktive Kontamination verbreiten. Woher auch immer sie kommen, die Hunde sind jedenfalls da und für Wissenschaftler ist es extrem interessant, sich diese Tschernobyl-Hunde genauer anzuschauen. Wie schaffen sie es, der immer noch hohen Strahlenbelastung zu trotzden? Was hat sich dadurch in ihrem Körper verändert? 

Hunde im Tschernobyl-Sperrgebiet (Clean Futures Fund+)
Hunde im Tschernobyl-Sperrgebiet (Clean Futures Fund+)

Genau das wissen wir nun dank einer neuen Studie. Das Ergebnis ist spektakulär: Die dortige Hundepopulation unterscheidet sich genetisch von allen anderen Hunden der Welt. Klingt fast wie der Plot einer apokalyptischen Horror-Serie, nuklear verstrahlte Hunde verändern ihr Erbgut und übernehmen danach die Welt – so drastisch wird es nicht, aber die Forschungsergebnisse haben es trotzdem in sich! 

Hunde verändern DNA-Profil in Tschernobyl

Die Forscher haben zwei Jahre lang Daten von den streunenden Tieren gesammelt und insgesamt 302 Hunde untersuchen können, die innerhalb des Kraftwerks selbst und in einer Entfernung von 15 bis 45 Kilometern von der Katastrophenstelle entfernt leben. Dass es wirklich Hundefamilien gibt, die im Kraftwerksgebäude leben, ist schon faszinierend. So sieht es auch die beteiligte Genetikerin Elaine Ostrander, die sagt: “Das Bemerkenswerteste an der Studie ist, dass wir Populationen von Hunden identifizieren, die im Schatten des Reaktors leben, und wir können diese Hunde anhand ihres DNA-Profils identifizieren. Der Gedanke an Familien, die in der Nähe von abgebrannten Brennstäben leben, ist unglaublich und spricht für die Widerstandsfähigkeit der Hunde als Spezies.”

Insgesamt ergab die neue Untersuchung, dass diese Population 15 komplexe Familienstrukturen aufweist, die im Vergleich zu anderen Hunden einzigartig sind. Heißt also, dass die Tschernobyl-Hunde sich anhand ihrer DNA eindeutig identifizieren lassen und von anderen Hundepopulationen unterscheiden. Laut den Forschern liegt das an der ionisierenden Strahlung, der diese Hunde seit Generationen ausgesetzt sind. 

Wie Strahlung die DNA verändert

Bei dem Unfall von 1986 wurde das tödliche radioaktive Isotop Cäsium-137 in der Nähe des Kraftwerks in einer immensen Konzentration freigesetzt, es ist also erst mal nicht verwunderlich, dass das über Generationen hinweg etwas mit den Hunden gemacht hat. Aber wie kann Strahlung die DNA konkret verändern? Wenn die Strahlung direkt auf die DNA einwirkt, kann sie die Struktur der DNA-Doppelhelix verändern, indem sie Bindungen zwischen den Nukleotiden, die die DNA bilden, bricht. Wenn die Strahlung auf Chromosomen einwirkt, die in der DNA enthalten sind, kann dies sogar zu Chromosomenbrüchen führen. 

Strahlung hat Einfluss auf die Helixstruktur der DNA
Strahlung hat Einfluss auf die Helixstruktur der DNA

Durch die Strahlung wird insgesamt die Mutationsrate erhöht. Mutationen sind Veränderungen in der DNA-Sequenz, die das genetische Material eines Organismus ausmachen. Wenn eine Mutation in einem Gen auftritt, kann dies zu einer veränderten Proteinsynthese führen, was wiederum zu Veränderungen in der Funktion und Eigenschaften des Organismus führen kann. Mutationen müssen nicht immer etwas Schlechtes sein, sie spielen sogar eine große Rolle in der Evolutionsbiologie. Laktose-Toleranz ist zum Beispiel eine genetische Mutation. Unsere Vorfahren waren allesamt laktose-interolant. Erst eine Mutation ermöglichte es unseren Vorfahren, Milchzucker zu verdauen und das war damals ein immenser Überlebensvorteil, weil er durch ein vergrößertes Nahrungsangebot das Überleben sicherte. Deswegen setzte sich die Laktose-Toleranz evolutionär ziemlich effektiv durch.

Welche Mutationen die Tschernobyl-Hunde möglicherweise entwickelt haben und ob auch vorteilhafte dabei sind, sollen jetzt weitere Tests klären. Klar ist nur, dass die Mutationsrate durch die Strahlenbelastung ziemlich erhöht sein müsste und dass das erfolgreiche Gedeihen dieser Hundepopulationen zumindest dafür spricht, dass sie sich durch Mutationen an die Bedingungen angepasst haben. Wie schon Dr. Ian Malcom in Jurassic Park sagte: Das Leben findet einen Weg.

Die Atomhunde von Tschernobyl

Mutationen und die Evolution allgemein verfolgen aber keinen Plan.. Es sind sicherlich auch sehr viele Tschernobyl-Hunde wegen schlechter Mutationen früh und qualvoll gestorben. Und eben weil sie gestorben sind, konnten sie sich nicht fortpflanzen und die schlechten Mutationen nicht weitergeben. Hunde, die besonders gut an die Strahlenbelastung angepasst waren, entweder durch vorteilhafte Mutationen oder einfach durch eine bessere Physis, konnten sich fortpflanzen und so entstand über die Generationen hinweg eine besonders strahlenresistente Atomhund-Population. Genau so wie Giraffen keinen langen Hals bekommen haben, weil sie es praktisch fanden, an die Blätter zu kommen, sondern weil die Urgiraffen mit einem etwas längeren Hals an mehr Nahrung kamen und sich daher, statt zu verhungern, angenehmeren Dingen wie der Fortpflanzung widmen konnten. 

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Was für eine Mutation könnte den Hunden zum Beispiel helfen? Die Forscher denken, dass sie genetische Veränderungen erfahren haben könnten, die ihre Fähigkeit zur Reparatur von DNA-Schäden verbessert haben, was ein wichtiger Faktor bei der Bewältigung von Strahlenschäden ist. Und diese Forschung könnte dann auch wichtig für Menschen sein, die in Gebieten mit hoher Strahlenbelastung leben. Elaine Ostrander sagt: “Wir können so viel von diesen Tieren lernen. Dies ist eine einmalige Gelegenheit zu sehen, was passiert, wenn Generationen von großen Säugetieren in einer feindlichen Umgebung leben.”

Das Ganze ist auch interessant bezüglich der wissenschaftlichen Theorie der Strahlenhormesis, wonach eine geringe Strahlenbelastung sogar gesundheitsförderlich sein kann. Niedrige Dosen ionisierender Strahlung, die unterhalb der Schwelle für akute Schädigungen liegen, können das Immunsystem stimulieren und die DNA-Reparaturprozesse verbessern. Einige Studien haben gezeigt, dass niedrige Strahlendosen das Risiko für bestimmte Krebsarten verringern und positive Auswirkungen auf das Immunsystem und den Stoffwechsel haben können. In einer anderen Studie mit Hunden wurde festgestellt, dass die Lebenserwartung der Hunde signifikant steigt, wenn sie ihr gesamtes Leben lang einer niedrigen Strahlenbelastung ausgesetzt werden. Das klingt unglaublich und widerspricht allem, was man sonst so hört, aber die Studienlage ist relativ eindeutig.

Die Hunde überleben dort also und das Dank womöglich vorteilhafter genetischer Mutation und sogar leicht positiver Effekter der Strahlenhormesis. Das bedeutet nicht, dass es den Hunden gut ginge. Vor allem seit der Krieg in der Ukraine tobt, gibt es kaum noch Touristen in Tschernobyl – richtig gehört, man konnte da Touren hin buchen. Weniger Touristen bedeutet weniger Futter, das den Hunden mitgebracht wird. Das Forscherteam, das die DNA-Studie mit den Hunden durchgeführt hat, arbeitet daher mit dem Clean Future Fund zusammen, der mit Spenden versucht, den Tschernobyl-Hunden zu helfen.

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Was versteckt sich unter dem Marianengraben?

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Marianengraben

Unter dem Marianengraben befindet sich etwas sehr Geheimnisvolles, das Einfluss auf den ganzen Planeten hat. Eventuell könnte es sogar die Fragen über die Entstehung des Lebens auf der Erde beantworten.

Wir wissen mehr über den Mars als über die Ozeane unserer Erde. Die Oberfläche des roten Planeten ist komplett kartiert, der Boden der Weltmeere noch lange nicht. Da unten wartet eine geheimnisvolle Welt auf uns, in der es noch jede Menge zu entdecken gibt. Und einer der Orte, der die Fantasie am meisten anregt, ist der Marianengraben, der beeindruckendste Tiefseegraben unseres Planeten. 

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Zwischen der philippinischen und der pazifischen Kontinentalplatte erstreckt er sich bis zu elf Kilometer in die Tiefe. Die Tiefen des Mariengrabens gehören noch zu den letzten unerforschten Orten unserer Erde. Die tiefste Stelle der Weltmeere liegt im Marianengraben, welche Stelle das genau ist, darüber ist man sich nicht einig. Es gibt mehrere Anwärter und die unterscheiden sich alle um ein paar Meter. Die beiden Favoriten für die tiefsten Stelle sind das Challenger Tief mit einer Tiefe von 10.994 Metern und das Witjaftief mit einer Tiefe von 11.034 Metern. Es gibt aber bei beiden Messungenauigkeiten von plus minus 40 Metern.

Hier liegt der Marianengraben
Die Lage des Marianengrabens

Tiefsee-Gigantismus im Marianengraben

Und selbst in den unvorstellbaren Tiefen des Marianengrabens existiert noch Leben. Allerdings keine Megalodons oder so. Das wäre zwar cool, aber gehört ins Reich der Fantasie. Tiefseeroboters haben in einer Tiefe von 8.145 Metern dort unten tatsächlich noch Fische gefunden. Und nicht nur Fische, auch gigantische Krebse, die viel größer sind als ihre Verwandten weiter oben in den Ozeanen. Dieses Phänomen bezeichnet man als Tiefsee-Gigantismus. 

Aber wir wollten ja heute herausfinden, was sich unter dem Marianengraben befindet. Stellen wir uns mal vor, Ihr habt eure Tauchtour in den Marianengraben entgegen aller Warnungen doch durchgeführt und jetzt steht Ihr am tiefsten Punkt auf dem Meeresboden und bohrt euch von dort nach unten. Wo würdet Ihr ankommen? 

Genau, in der Erdkruste. Die Erdkruste besteht aus einer dünnen Schicht aus festem Gestein, die auf einer dickeren Schicht aus weicherem, plastischem Gestein ruht, dem Erdmantel. Und jetzt kommt das Interessante: Die Dicke der Erdkruste variiert je nachdem, ob sie sich unter Kontinenten oder unter dem Ozean befindet. Die durchschnittliche Dicke der Erdkruste beträgt etwa 30 Kilometer unter den Kontinenten und etwa sieben Kilometer unter den Ozeanen. 

Die Erdkruste unter dem Marianengraben

Die ozeanische Kruste unter dem Marianengraben ist besonders dünn, weil der Marianengraben selbst ja schon so tief nach unten reicht. Würde man sich zum Erdkern bohren wollen, wäre der Boden des Marianengrabens also nicht der schlechteste Startpunkt – das aber ist natürlich völlig unmöglich. Trotzdem wissen wir schon jede Menge über den Erdkrustenbereich unter dem Marianengraben. Der Graben bildet sich an der Stelle, wo sich zwei tektonische Platten treffen. Die philippinische Platte taucht fast senkrecht unter die pazifische Platte ab, das nennt man Subduktion. Diese Subduktion führt dazu, dass die ozeanische Erdkruste unter der Pazifischen Platte in den Mantel geschoben wird und somit die Erdkruste an dieser Stelle dünner wird. 

Darstellun der Subduktionszone, KDS4444 Wikimedia Commons
Darstellung der Subduktionszone, KDS4444 Wikimedia Commons

Und da stellt sich jetzt die Frage: Wenn diese tektonischen Platten dort untereinander gleiten, was passiert mit dem darüber liegenden Wasser? Das wird von der abtauchenden Erdplatte mit nach unten befördert. Wasser aus den Tiefen des Marianengrabens wird also in der Subduktionszone in die unter der Erdkruste liegende Mantelschicht befördert. Das passiert auch in anderen Subduktionszonen, sodass ein erheblicher Teil des weltweiten Wasservorrats gar nicht in den Ozeanen oder der Atmosphäre gespeichert ist, sondern im Erdmantel. 

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Wasserkreislauf unter der Erdkruste

Vor einigen Jahren fanden Wissenschaftler heraus, dass das Wasser bis zu 24 Kilometer in die Tiefe verfrachtet wird, also weit unter die Erdkruste. Stellt euch mal vor, Ihr seid eine kleine Garnele und schwimmt nichtsahnend in der Tiefsee rum und plötzlich werdet Ihr unter die Erdkruste subduziert.

Eine Sache ist aber auffällig: Der Meeresspiegel sinkt nicht ab, obwohl so viel Wasser im Erdmantel verschwindet. Nach den Gesetzen der Logik, muss es also irgendwo wieder in den Ozean austreten. Es gibt scheinbar einen gigantischen weltweiten Wasserkreislauf durch den Erdmantel. Und jetzt wird es wirklich aufregend: Forscher denken, dass ein großer Teil des Wassers aus Tiefseevulkanen wieder in die Ozeane gelangt. Genauso wie auf der Erdoberfläche Vulkane dort entstehen, wo sich Kontinentalplatten treffen. 

Stammt das irdische Leben aus den Tiefseevulkanen?

Viele Wissenschaftler denken, dass genau in diesen Tiefseevulkanen das irdische Leben entstanden sein könnte. Das nennt man hydrothermale Ursuppen-Theorie. Die hydrothermalen Quellen in der Nähe von Tiefseevulkanen produzieren heiße, mineralreiche Flüssigkeiten, die in den Ozean auströmen. Diese Flüssigkeiten sind oft mehrere 100 Grad heiß und haben einen hohen Druck und einen hohen Gehalt an chemischen Verbindungen, die als potenzielle Energiequellen für Leben dienen können. Und an den Wänden der hydrothermalen Schornsteine können sich Mineralien wie Eisen, Schwefel und Kupfer anreichern, die als Katalysatoren für chemische Reaktionen dienen und die Entstehung von komplexen organischen Molekülen begünstigen können. 

In der Nähe von diesen Tiefseevulkanen, die man auch Schwarze Raucher nennt, wurden Organismen gefunden, die in der Lage sind, diese hydrothermalen Flüssigkeiten zu nutzen, um Energie zu gewinnen. Diese Organismen nennt man Extremophile und obwohl sie sehr einfach aufgebaut sind, können sie unter extremen Bedingungen überleben und sich vermehren. Wenn die hydrothermale Ursuppentheorie stimmt, ist das hier also euer Ururururururururur-Opa. 

Extremophile Lebensformen im Marianengraben (Nereis Sanders, Philippe Crassou Science Source)
Extremophile Lebensformen im Marianengraben (Nereis Sanders, Philippe Crassou Science Source)

Zur Zeit der Entstehung des Lebens gab es den Marianengraben noch nicht. Er ist erst rund 50 Millionen Jahre alt. Aber die Prozesse, die sich heute unter dem Marianengraben in der Subduktionszone abspielen, sind genau dieselben, die zur Entstehung des Lebens geführt haben könnte. Der Gedanke, dass wir jetzt nur hier sind, weil mal Wasser durch die Erdkruste gepumpt wurde, sich mit Mineralien anreicherte und dann erhitzt aus einem Tiefseevulkan ausgespuckt wurde – unfassbar, oder?

Übrigens ist das ganze Thema noch super geheimnisvoll und viele andere Subduktionszonen sind wesentlich schlechter erforscht als die unter dem Marianengraben. Der Geophysik-Professor Douglas A. Wiens sagt: “Unterscheidet sich die Wassermenge von einer Subduktionszone zur anderen, je nach der Art der Verwerfung, die bei der Biegung der Platte auftritt? Es gibt Hinweise darauf in Alaska und in Mittelamerika. Aber noch niemand hat sich die tiefere Struktur angesehen, wie wir es im Marianengraben tun konnten.”

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Winter is coming: Könnte der Golfstrom stoppen?

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Der Golfstrom auf der Erde

Viele reden davon, dass der Golfstrom eventuell stoppen könnte. Warum das nicht stimmt und was die Nordatlantische Umwälzung damit zu tun hat, erfahrt ihr in diesem Beitrag.

Die Strahlungsenergie unserer Sonne ist der Haupteinflussfaktor auf den Ozean und die Atmosphäre der Erde. Diese Energie erwärmt die Erde ungleichmäßig: Die Tropen werden stärker erwärmt als die Polregionen. Warme Luft steigt auf, kühlt in der Atmosphäre ab und sinkt wieder nach unten. Diese Bewegung erzeugt ein Phänomen, das als atmosphärische Zellen oder Zirkulation bezeichnet wird. 

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Die Erddrehung, die auf diese Zellen einwirkt, trägt zur Entstehung der sogenannten vorherrschenden Winde bei, die die Hauptantriebskräfte der Oberflächenströmungen in den Ozeanen sind. Die Winde des Nordatlantiks, die unter anderem den Golfstrom formen, sind die Nordostwinde, mit denen Kolumbus nach Amerika segelte, und die Westwinde, die die spanischen Galeonen nach Hause trugen. Diese Westwinde und der Jetstream als Teil von ihnen sind auch der Grund dafür, weshalb Flüge von Amerika nach Europa kürzer dauern als umgekehrt. 

So entsteht der Golfstrom

Die windgetriebenen Oberflächenströmungen der Ozeane werden in eine elliptische Form gezwungen, einen Wirbel zwischen den Kontinenten, die den Atlantik begrenzen. Dieser Strömungswirbel wird durch die Rotation der Erde beeinflusst, die in Verbindung mit den vorherrschenden Winden zu verstärkten Strömungen auf dem westlichen Bogen des Wirbels führt und so den Golfstrom entstehen lässt, der etwa 50 bis 150 Kilometer breit und einige 100 Meter tief ist. 

Auf dem Infrarotbild unten seht Ihr das Golfstromsystem. Eine Sache fällt euch vielleicht auf, auch wenn Ihr nicht gut in Erdkunde seid: Das Ding ist nicht vor der Küste Europas, sondern vor der Ostküste der USA. Aber warum sprechen dann alle immer davon, dass der Golfstrom die Temperatur in Europa beeinflusst und dass man beispielsweise in Großbritannien und Norwegen ohne seine wärmenden Strömungen gar nicht leben könnte? 

Infrarotbild des Golfstroms
Infrarotbild des Golfstroms

Das ist der erste Golfstrom-Mythos, mit dem wir heute aufräumen. Der Golfstrom an sich erreicht Europa nicht, sondern seine Verlängerung, der Nordatlantikstrom. Der Golfstrom fließt entlang der Ostküste der USA und Kanadas in Richtung Nordosten, wo er dann gemeinsam mit anderen atlantischen Strömungen im Nordatlantikstrom aufgeht. Und deswegen ist es auch sehr ungenau, wenn Leute darüber sprechen, dass der Golfstrom stoppen und dadurch halb Europa einfrieren würde. 

Wenn der Golfstrom stoppen würde…

Wenn der Golfstrom stoppen würde, würde dies nicht bedeuten, dass der gesamte Nordatlantikstrom zum Erliegen käme. Der Golfstrom ist natürlich ein wichtiger Zulieferer des Nordatlantikstroms, aber es gibt auch andere Strömungen, die dazu beitragen, warmes Wasser in den Norden zu transportieren und die Temperaturen in Europa zu beeinflussen. Zum Beispiel gibt es die Kanarenströmung, die entlang der Westküste Afrikas fließt und ebenfalls warmes Wasser in den Norden transportiert. Es gibt auch die Nordatlantische Strömung, die entlang der Küsten Nordamerikas fließt und ebenfalls warmes Wasser in den Norden transportiert und so weiter und so fort. Wenn die Leute davon reden, dass der Golfstrom stoppt, meinen sie also in den allermeisten Fällen eigentlich den gesamten Nordatlantikstrom. Jetzt haben wir also schon mal dieses Begriffschaos entwirrt und können uns nun der eigentlichen Frage widmen: Können diese Strömungen denn wirklich einfach stoppen? Und das führt uns zu dem schönen Begriff: Nordatlantische Umwälzbewegung.

Darstellung der AMOC
Darstellung der AMOC: Nordatlantische Umwälzbewegung

Nordatlantikstrom und Golfstrom sind Teil eines noch größeren Systems, das man Atlantic Meridional Overturning Circulation, kurz AMOC, oder auf deutsch eben Nordatlantische Umwälzbewegung, nennt. Die AMOC ist ein super komplexes System von Strömungen, die warmes Wasser aus den Tropen in den Nordatlantik transportieren und kaltes, salzreiches Wasser aus dem Nordatlantik in den südlichen Ozean bringen. Diese gigantischen Strömungssysteme, von denen es auch Entsprechungen in anderen Teilen der Welt gibt wie die PMOC im Pazifik, tragen zur Regulation des globalen Klimas bei, indem sie Wärme und Salz im Ozean verteilen und den Kohlenstoffkreislauf beeinflussen. 

Und jetzt kommt ein wichtiger Punkt: Im Gegensatz zum Golfstrom, der vor allem durch die Erdrotation und die dadurch entstehenden Winde erzeugt wird, entsteht die AMOC durch die thermohaline Zirkulation. Es handelt sich um ein superkomplexes System, bei dem warmes Wasser mit hohem Salzanteil aus der Äquatorregion in Richtung Nordpol transportiert wird. Dort kühlt es ab und sinkt aufgrund seines höheren Salzgehalts nach unten. Dadurch wird kaltes und salziges Wasser in tiefere Schichten gedrückt. Das abgesunkene kalte und sehr salzige Wasser strömt aufgrund des hohen Drucks und der höheren Dichte dann in tieferen Meeresschichten wieder in Richtung des Äquators. Unterwegs erwärmt es sich wieder durch die intensivere Sonneneinstrahlung und sobald das Wasser in den Tropen angekommen ist, steigt es wieder auf und beginnt den Kreislauf erneut. 

Das globale Förderband: vereinfachte Darstellung der thermohalinen Zirkulation
Das globale Förderband: vereinfachte Darstellung der thermohalinen Zirkulation

Klimawandel beeinflusst die Nordatlantischen Umwälzungen

Dieser Prozess, die AMOC, kann durch den Klimawandel beeinflusst werden. Das arktische Gletschereis ist Süßwasser. Je mehr Eis dort schmilzt, desto höher wird der Süßwassergehalt der Ozeane. Das ist schlecht für die AMOC. Der geringere Salzanteil verändert die Dichte des Meerwassers. Das kann dann dazu führen, dass nicht mehr genügend Wasser absinkt, um den Kreislauf aufrechtzuerhalten, was auf Dauer eine Verlangsamung oder sogar ein Stillstand der AMOC zur Folge haben könnte. 

Wann und ob das überhaupt passiert, ist ein kontroverses Thema unter Klimawissenschaftlern und jeder, der sich da mit genauen zeitlichen Prognosen positioniert, lehnt sich ziemlich weit aus dem Fenster. Wir halten jetzt jedenfalls mal folgendes fest: Der Golfstrom stoppt durch den Klimawandel auf keinen Fall. Wenn der Klimawandel eines stoppt, dann also nicht den Golfstrom, sondern die AMOC beziehungsweise Nordatlantische Umwälzbewegung, aber auch das ist im Detail nicht völlig geklärt, denn auch die großen globalen Strömungssysteme haben unzählbar viele Einflussfaktoren und nicht alle davon werden von uns Menschen beeinflusst. 

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Das Stoppen der AMOC hätte natürlich auch Einfluss auf den Golfstrom, er würde dadurch seinen Verlauf ändern, aber stoppen würde er nicht. Und jetzt kommt noch ein sehr interessanter Punkt: Vielleicht wär’s ja sogar gut, wenn die AMOC stoppen würde. Der Klimawissenschaftler Tim Palmer sieht das so: “Wenn die AMOC zum Stillstand kommt, wird der Golfstrom etwas weiter südlich als jetzt fließen. Dies wird zu kühleren Temperaturen über Nordeuropa führen. Das könnte dazu beitragen, die Auswirkungen des Klimawandels in diesen Regionen auszugleichen und möglicherweise den Eisverlust in Grönland zu stabilisieren – was eine gute Sache wäre.”

Für uns Europa wäre das natürlich eher suboptimal, außer Ihr steht auf extreme Kälte. Bis die AMOC dann wieder anspringen würde, könnten selbst im Best Case Szenario tausende Jahre vergehen. So weit sollten wir es also nicht kommen lassen, aber für immer verhindern können wir es so oder so nicht. Denn die AMOC ist im Laufe der Erdgeschichte schon bereits mehrmals durch rein natürliche Zyklen kollabiert. Egal was wir machen, irgendwann heißt es für uns in Europa also: Winter is Coming.

Da das Thema sehr komplex ist, hier nochmal eine kurze Zusammenfassung: 1. Der Golfstrom wird durch den Klimawandel nicht stoppen, da er primär durch Erdrotation und Winde entsteht. 2. Die meisten Leute, die vom Golfstrom sprechen, meinen eigentlich den Nordatlantikstrom oder die AMOC. 3. Letztere Ströme entstehen vor allem durch Mechanismen im Ozean und könnten daher durch den Klimawandel beeinflusst werden. 4. Ob und wann sie stoppen könnten, ist absolut nicht klar und wird heftig diskutiert. 5. Diese Ströme sind in der Erdgeschichte auch schon mehrfach durch natürliche Prozesse gestoppt.

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Unerwartete Entdeckung bei der Andromeda-Galaxie

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Strottner-Drechsler-Sainty-Objekt vor der Andromeda-Galaxie

Amateur-Astronomen haben einen seltsamen Nebel neben der Andromeda-Galaxie entdeckt. Forscher sind sich uneinig, wozu dieser Nebel gehört.

Die Andromeda-Galaxie ist die Nachbargalaxie der Milchstraße und eines der wenigen extragalaktischen Objekte, das man mit bloßem Auge am Nachthimmel sehen kann. Sie ist 2,5 Millionen Lichtjahre entfernt, das ist selbst in galaktischen Maßstäben viel. Und trotzdem brauchen wir kein Teleskop, um uns an ihrer Schönheit zu erfreuen. 

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Man geht davon aus, dass sie mindestens doppelt so viele Sterne enthält wie die Milchstraße, viele Astronomen sprechen sogar von mindestens 400 Milliarden und maximal bis zu einer Billion Sternsystemen. Bis zu eine Billion Systeme mit Planeten, Monden, Zwergplaneten und allem drum und dran – wie viele Alien-Spezies mag es da wohl in der Andromeda-Galaxie geben? Sicherlich eine ganze Menge, aber wir werden wohl niemals dorthin reisen, um das zu prüfen. Wir können noch nicht mal unsere eigene Galaxis durchstreifen. 

Relevanz der Amateur-Astronomie

Der Gedanke, dass es da draußen so viel Faszinierendes gibt, das wir niemals sehen werden, kann einen schon deprimieren. Umso schöner ist es aber, dass Objekte wie die Andromeda-Galaxie schon mit Amateurteleskopen gut ins Visier genommen werden können. Wie wichtig Amateur-Astronomie ist, sehen wir an der aktuellen Entwicklung: Französische Hobby-Himmelsbeobachter haben ein gigantisches, bisher unbekanntes Objekt in der Nähe der Andromeda-Galaxie entdeckt. 

Die unten stehende Aufnahme zeigt die Andromeda-Galaxie. In ihrer Nähe liegt scheinbar ein Emissionsnebel, der sich über die halbe Breite der Galaxie erstreckt. Es könnte sich um einen riesigen stellaren Strom aus Helium, Wasserstoff und jungen Sternen handeln, der mit der Andromeda-Galaxie interagiert oder sogar noch in ihrem Halo, also in ihrer galaktischen Hülle liegt. 

OIII-Nebel vor Andromeda
Wahnsinnige Aufnahme: Strottner-Drechsler-Sainty-Objekt vor der Andromeda-Galaxie

Andromeda: das Strottner-Drechsler-Sainty-Objekt 1

Um diesen Nebel ranken sich noch sehr viele Mysterien, die die Astronomen verwirren und die wir uns hier genauer anschauen. Aber erstmal klären wir, wie es überhaupt möglich ist, dass Amateur-Astronomen ein solch gigantisches Objekt entdecken und es den Profi-Astronomen und teuersten Teleskopen der Welt bislang verborgen geblieben ist. Entdeckt wurde der Nebel von den Amateur-Astronomen Yann Sainty, Xavier Strottner und Marcel Drechsler. Sie verwendeten dafür einen Sauerstoff-III-Filter, auch bekannt als OIII-Filter. Das Objekt ist jetzt nach den Leuten benannt, die das Objekt fanden und bei der Bildanalyse halfen: das Strottner-Drechsler-Sainty-Objekt 1. 

Die Verwendung von einem Sauerstoff-III-Filter ist in der Astrofotografie relativ neu und unüblich. Das könnte auch der Grund sein, weshalb vorher noch niemand die bizarre Struktur in der Nähe von Andromeda gesehen hat. Denn die Art, wie wir den Kosmos mit unseren Augen sehen, ist nur eine Art, das Universum wahrzunehmen. Mit verschiedenen Filtern oder sogar der Beobachtung in ganz anderen Wellenlängen sehen wir die unterschiedlichsten Dinge. Perfektes Beispiel ist das James-Webb-Teleskop, das uns den Kosmos im Infrarotbereich zeigt und uns dadurch im wahrsten Sinne des Wortes ein ganz neues Universum eröffnet. 

Professionelle Teleskope haben Nebel übersehen

Ein bei der Astrofotografie verwendeter OIII-Filter lässt vor allem das Licht von ionisiertem Sauerstoff durch und blendet andere Linien des Spektrums aus. So sammelten die Amateur-Sterngucker immer weiter Bilder, die insgesamt eine Belichtungszeit von 111 Stunden haben. Schon bald waren sie sich sicher: Hier haben sie etwas komplett Neues entdeckt, einen gigantischen kosmischen Emissionsnebel, der sogar bei früheren OIII-Durchmusterungen der Andromeda-Galaxie mit professionellen Teleskopen übersehen wurde, darunter auch mit dem 3,6-Meter-CFHT-Teleskop auf Hawaii. Das liegt wohl daran, dass viele Instrumente, die für die professionelle Forschung entwickelt wurden, einfach nicht geeignet sind, so einen schwachen und ausgedehnten Nebel zu entdecken. 

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Das sogenannte MegaCam-Instrument des CFHT hat ein Sichtfeld von 1 Grad – für professionelle Verhältnisse viel, aber immer noch nicht weit genug, um das gesamte Ausmaß des neuen Objekts zu erfassen, das sich über 1,5 Grad erstreckt. Bei der MegaCam-Durchmusterung von Andromeda wurde auch ein Filter verwendet, der einen relativ breiten Wellenlängenbereich durchlässt – über 10 Nanometer. 

Yann Sainty verwendete einen handelsüblichen Antlia-Filter mit einer Bandbreite von nur 3 nm, der das OIII-Signal besser vom Hintergrundrauschen isolierte. Also wirklich eine wahnsinnige Geschichte, die wirklich eine große Motivation für alle Hobby-Astronomen ist, sich auch mal an der Himmelsbeobachtung zu versuchen. Ehe man sich versieht, hat man gigantische kosmische Objekte entdeckt, die selbst den Profi-Teleskopen durch die Lappen gegangen sind. So wurde beispielsweise auch der zweite jemals entdeckte interstellare Asteroid – also nach Oumuamua – von einem Hobbyastronomen entdeckt und trägt seinen Namen: Borisov. 

Unklare Position des Nebels

Bezüglich des Strottner-Drechsler-Sainty-Objekts sind allerdings noch jede Menge Fragen offen. Augenscheinlich ist es in der Nähe der Andromeda-Galaxie, aber komplett verifizieren kann man das doch nicht. Einige Astronomen denken, dass es auch ein Nebel innerhalb der Milchstraße sein könnte, dass also die scheinbare Entfernung auf der Aufnahme uns in die Irre führt. Es wird aber auch in Betracht gezogen, dass dies eine Verbindungslinie zwischen Andromeda und Milchstraße sein könnte – denn wie ihr wahrscheinlich wisst, werden diese Galaxien in ferner Zukunft miteinander kollidieren. Es wird noch circa einige Milliarden Jahre dauern und dann verschmelzen die beiden zu einer Super-Galaxie, die man jetzt schon auf den Namen Milkomeda getauft hat. Unserem Sonnensystem wird dabei vermutlich nichts geschehen, da in den Galaxien zwischen den Sternsystem so viel freier Raum ist, dass die Galaxien ohne viele Kollateralschäden ineinander gleiten. Das wird, wie gesagt, noch dauern, aber die Halos der beiden Galaxien, unvorstellbar gigantische Gashüllen, haben schon begonnen zu verschmelzen. Vielleicht sehen wir hier also tatsächlich die erste sichtbare zaghafte Annäherung zwischen unserer Galaxis und Andromeda? 

Grauer Nebel
Grauer Nebel: unbearbeitete Aufname des Strottner-Drechsler-Sainty-Objekts

Die Entdecker selber halten das für unwahrscheinlich und schreiben: “Der Bogen scheint viel zu nahe an Andromeda zu liegen, um in dieses Bild zu passen. Wahrscheinlicher ist, dass er innerhalb des Andromeda-Halos liegt und mit den zahlreichen stellaren Strömen zusammenhängt, insbesondere mit dem riesigen Stellaren Strom, dessen östlicher Rand in der Nähe des OIII-Bogens liegt.”

Um die Mysterien des OIII-Nebels zu klären, will ein Team von Astronomen es nun mit einem professionellen Observatorium unter die Lupe nehmen. Damit können sie eine eventuelle Rotverschiebung des Lichts messen, die durch die Bewegung auf die Milchstraße zu oder von ihr weg verursacht wird – und ob diese mit der Bewegung von Andromeda selbst übereinstimmt. Dann werden wir Gewissheit haben, ob sich der Nebel in der Milchstraße, in der Andromeda-Galaxie oder zwischen den beiden befindet.

Wollt ihr noch mehr über dieses Thema erfahren, dann schaut euch unbedingt mal dieses Video an:

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Lokale Blase: Riesige Magnetstruktur um Sonnensystem kartiert

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Lokale Blase Magnetfeld

Unser Sonnensystem ist umgeben von einer riesigen magnetischen Struktur, von einer echten Super Bubble, in der unser Stern sich befindet und deren magnetische Wirkung absolut faszinierend ist! Alles über die lokale Blase und ihr Magnetfeld lest ihr in diesem Beitrag.

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Erledigt! Sie sind auf der Liste.

Unser Sonnensystem befindet sich in der lokalen Blase, einer riesigen rund 1000 Lichtjahre großen Leere, die sich um unseren Stern herum ausbreitet. Und diese Super Bubble ist nicht das Hirngespinst von größenwahnsinnigen Kaugummiherstellern, sondern das Ergebnis einer oder mehrerer Supernova-Explosionen. Und jetzt haben Forscher erstmalig etwas Erstaunliches geschafft. 

Aber bevor wir besprechen, was die Forscher geleistet haben, lasst uns nochmal in die Thematik der Super Bubbles reinspringen. Solche Blasen sind keine Seltenheit in unserer Heimatgalaxie, der Milchstraße. Stellt euch die Galaxis vor wie einen Schweizer Käse – überall sind Löcher vorhanden. Diese Löcher gibt es häufig und sie entstehen, wenn große Sterne explodieren, eine sogenannte Supernova. Bei einer Supernova dehnt sich der Stern wie eine Kaugummiblase immer weiter aus, bis sie irgendwann platzt.

Stau in der Lokalen Blase

Nach der Explosion bleibt kein klebendes Kaugummi zurück, sondern ein wunderschöner Supernovaüberrest. Viel wichtiger für unser Thema ist aber, was während der Explosion passierte: Die Schockwellen der Explosion haben alles, was sich um den Stern herum befand, weggeblasen: Wie von einem galaktischen Schneepflug wurden geladene Staubteilchen und Gase an den sich ausdehnenden Rand der Schockwellen in der lokalen Blase angestaut. Deswegen kleben auch jetzt noch am Rande unserer Super Bubble viele Staubreste und Gase und bilden einige Sternentstehungsgebiete, wo sich Sterne aus dem vorhandenen Material bilden können, wie zum Beispiel die Taurus-Molekülwolke, eine ausgedehnte Ansammlung aus Gas und Staub. 

Darstellung der Lokalen Blase (Leah Hustak (STScI))
Darstellung der Lokalen Blase (Leah Hustak (STScI))

Und da die Schockwellen alles fortgeweht haben, bleibt eine große Leere im Inneren zurück. Oft wird diese auch als lokales Volumen bezeichnet und es ist im Grunde nichts anderes als ein staubfreier Raum in der direkten interstellaren Umgebung eines Sterns. Und dieser Raum um die Sonne herum wird als lokale Blase bezeichnet. Diese hat sich vor ein paar Millionen Jahren gebildet – ja,  das ist keine besonders genaue Angabe, aber so ist es manchmal in der Astronomie. Man weiß noch nicht einmal so genau, ob nur eine Supernova an der Blaserei beteiligt war, oder doch mehrere. Jedenfalls gilt für unsere lokale Blase der Pulsar Geminga als einer der Schuldigen, ein Neutronenstern im Sternbild Zwilling, der vor rund 300.000 Jahren bei einer Supernovaexplosion entstanden und einer der uns am nächsten liegenden Pulsare ist. Dieser Geminga hat ordentlich durchs Sonnensystem durch gefegt und für die relativ geringe Dichte an interstellarer Materie gesorgt. 

Sonne sitzt in einer leeren Blase

Ok, wir wissen jetzt , dass die lokale Blase durch die Explosion eines oder mehrerer großer Sterne entstanden und der Raum um unsere Sonne gähnend leer ist und die Sonne in einer riesigen Bubble sitzt. Theo O’Neill vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics sagt dazu: „Das Weltall ist voll von solchen Suberbubbles, die die Bildung von neuen Sternen und Planeten fördern und die Struktur von Galaxien beeinflussen. Indem wir mehr über die physikalischen Prozesse lernen, die unsere lokale Blase prägen, lernen wir auch mehr über die Evolution und Dynamik solcher Suberbubbles allgemein.“ 

Über Aufbau und Größe dieser Blase ist dank der Arbeit der Forscher vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics schon seit Anfang 2022 einiges bekannt. Die Blase ähnelt einem zerquetschtem Kaugummi, hat eine Größe von rund 1000 Lichtjahren und die Sonne befindet sich ziemlich genau in der Mitte in der Lokalen Blase in einer Region namens Lokale Flocke. 

Magnetfelder der lokalen Blase

Und jetzt kommt die grandiose News: Die gesamte Blase wird von komplexen Magnetfeldern durchzogen. Astronomen des Center for Astrophysics Harvard & Smithsonian haben zum allerersten Mal eine 3D-Karte veröffentlicht, die das Magnetfeld der Blase in bisher unbekannten Details zeigt. Ist das nicht cool? Es ist doch immer wieder unglaublich, wie weit die Forschung ist und wozu Menschen im positiven Sinne fähig sein können. 

Übrigens, wir kennen ja schon das Magnetfeld der Erde, das unseren Planeten vor der gefährlichen Sonnenstrahlung schützt. Ohne das Magnetfeld würden die Lichtteilchen der Sonne einfach unkontrolliert auf Städte einprasseln und das könnte den ein oder anderen Lockdown, äh Blackout zur Folge haben. Also, danke liebes Magnetfeld. 

Magnetfeld als Schutzschild

Und das Magnetfeld, das jetzt kartiert wurde, ist im Grunde auch eine Art Schutz, denn es schützt uns und unser gesamtes Sonnensystem vor der gefährlichen kosmischen Weltraumstrahlung. Insofern ist es gut und wichtig, bestens über dieses Gebilde Bescheid zu wissen. Die Forscherin Alyssa Goodman sagt dazu: „Wir wissen schon lange, dass Magnetfelder eine wichtige Rolle für viele astrophysikalische Phänomene spielen. Aber sie zu untersuchen ist notorisch schwierig.“ 

Magnetfeld der lokalen Blase (Theo O’Neill _ Milkyway3d.org
Magnetfeld der lokalen Blase (Theo O’Neill _ Milkyway3d.org)

Und jetzt haben die Forscher einen weiteren Meilenstein geschafft und eben diese 3D-Karte des Magnetfelds der lokalen Blase erstellt. Dafür haben die Astrophysiker Daten über die Polarisation von Strahlung in der Milchstraße des Planck-Satelliten, eines Mikrowellenteleskops der ESA, analysiert. Die Strahlung schwingt in bestimmte Richtungen und diese Richtungen geben Aufschluss darüber, wo sich der Staub am Rand der lokalen Blase aufhält und wie er magnetisiert ist. Auch der berühmte Gaia-Satellit, der unseren gesamten Himmel dreidimensional optisch durchmustert, war beteiligt und hat die Polarisation von Sternenlicht erfasst. 

Erste 3D-Karte der Heimat-Bubble

Das Ergebnis dieser Datenanalyse war dann letztendlich die erste dreidimensionale Magnet-Karte unserer Heimat-Blase. Und das richtig coole: Die Forscher haben eine interaktive Karte davon frei zugänglich ins Netz gestellt haben. Es ist ja immer wichtig, sich nicht nur in seiner eigenen Bubble zu bewegen, sondern auch mal einen Blick von außen drauf zu wagen. 

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Aber was sehen wir jetzt bei der Darstellung der Blase? In der interaktiven Karte könnt ihr das Magnetfeld an und abklicken und sehen, dass die Oberfläche, also das Drumherum der Super Bubble, stark magnetisiert ist. Im Inneren hingegen finden wir kaum magnetische Aktivität. Und die Ausrichtung und Intensität des Magnetfelds deckt sich weitgehend mit der bereits vermessenen Topographie der Blase. 

Mit den Erkenntnissen der neuen 3D-Karte können die Forscher unsere Super Bubble nun ganz neu erforschen. Das neue Wissen ist zum Beispiel wichtig, um mehr über die Bildung von Sternen oder Planeten zu erfahren. Magnetfelder haben einen großen Einfluss auf die Strömungen von Gasen und Staub – die Grundlage für jede Sternenneubildung. Das heißt, dass die Magnetfelder quasi die Fließbänder regulieren können, über die Gas und Staub in Sternenfabriken transportiert werden. Heißt nichts anderes, dass Magnetfelder beeinflussen können, wo ein neuer Stern entsteht. Oder um es mit den Worten der Forscherin Goodman zu sagen: „Mit dieser Karte können wir endlich näher erforschen, wie die Magnetfelder die Sternbildung in Super Bubbles beeinflussen.“ 

Noch mehr Superblasen im All

Und nicht nur das, die Magnetfelder haben vermutlich noch viel mehr Auswirkungen, die uns derzeit noch gar nicht bewusst sind. Immerhin ist der Weltraum ja wie der bereits erwähnte Schweizer Käse voll mit solchen Superblasen, die eben die Bildung von Sternen und Planeten beeinflussen und somit auch Auswirkungen haben auf das gesamte Erscheinungsbild einer Galaxie. Diese 3D-Karte ist also ein weiterer Schritt in die richtige Richtung, um das kosmische Phänomen der lokalen Blase noch weiter zu untersuchen. 

Diese neue Karte ist absolute Pionierarbeit. Denkt mal an die ersten Karten der Erde zurück, als die Seefahrer mit ihren Eindrücken aus der Neuen Welt zuückkamen und alles kartierten. Das war damals revolutionär und wir leben jetzt in einem Zeitalter, in dem nicht mehr die Erde, nicht mehr der Mond, nicht mehr andere Planeten, sondern interstellare Räume kartiert werden können. Es ist doch absolut faszinierend, wie viel Wissen der Mensch sich immer weiter aneignet und dass die Neugierde einfach nicht zu bändigen ist.

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