K2-18b: James Webb findet Biomarker auf Exoplaneten

James Webb und der Exoplanet K2-18b

Ist das die Entdeckung, auf die wir so lange gewartet haben? Könnte das endlich der Nachweis von außerirdischem Leben auf einem Exoplaneten sein? James Webb hat Biomarker in der Atmosphäre von K2-18b entdeckt und wenn sich das bewahrheitet, wäre es wohl die größte wissenschaftliche Entdeckung des Jahrzehnts.

Der Beweis für außerirdisches Leben steht weiterhin aus. Das ist mysteriös, denn bei der schieren Größe unserer Galaxis muss es eigentlich irgendwo Leben geben. Zur Erinnerung: Wir sprechen von mindestens 100 Milliarden Sternsystemen mit mindestens 200 Milliarden Planeten, wahrscheinlich eher mehr. Also müsste es eigentlich Aliens geben, aber gefunden haben wir sie noch nicht.

Das Fermi-Paradoxon

Diesen Umstand bezeichnet man als das Fermi-Paradoxon. Doch das könnte sich jetzt geändert haben. Die neueste Entdeckung könnte die größte News in der Astronomie überhaupt sein. Seit letztem Jahr beobachten wir mit den Infrarot-Augen des James-Webb-Teleskops den Kosmos. Es ist das leistungsstärkste Weltraumteleskop, das die Menschheit jemals konstruiert hat. Und bereits das erste Bild von James Webb, das im Juli 2022 veröffentlicht wurde, hatte es in sich.

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Es gibt zum Beispiel das Bild „James Webb Deep Field“, das den 4,6 Milliarden Lichtjahre entfernten Galaxienhaufen SMACS0732 zeigt. Durch den sogenannten Gravitationslinseneffekt dieser Galaxien wird ein Blick auf noch weiter dahinterliegende Objekte ermöglicht. Das sind Objekte in unfassbarer Entfernung tief versteckt in Raum und Zeit, doch James Webb kann natürlich auch nähere Objekte begutachten und genau das hat es nun getan.

James Webb und der Exoplanet K2-18b

James Webb hat den Exoplaneten K2-18b unter die Lupe genommen. Dieser Planet hat es wirklich in sich. Er liegt in nur 110 Lichtjahren Entfernung zur Erde. Das ist in kosmischen Maßstäben ein Katzensprung, quasi direkt vor der Haustüre. Er ist 8,6-mal so massereich wie die Erde und umkreist den kühlen Zwergstern K2-18 in der habitablen Zone. Die habitable Zone ist der Bereich eines Sternsystems, in dem erdähnliche Bedingungen möglich sind, also vor allem flüssiges Wasser aufgrund der richtigen Temperaturen.

Künstlerische Darstellung von K2-18 b (ESA_Hubble)
Künstlerische Darstellung von K2-18 b (ESA_Hubble)

Bei einem Zwergstern wie K2-18 ist diese habitable Zone wesentlich näher am Stern als bei unserer Sonne, da er weniger Energie und Wärme ausstrahlt und man für angenehme Temperaturen näher dran sein muss.

Methan und Kohlendioxid in Atmosphäre von K2-18b

Mithilfe seiner hochauflösenden Instrumente hat James Webb Methan und Kohlendioxid in der wasserstoffreichen Atmosphäre auf K2-18b eindeutig identifiziert. Und es kommt noch dicker: Die Forscher haben auch ein anderes, schwächeres Signal im Spektrum von K2-18b identifiziert. Das deutet wahrscheinlich auf das Molekül Dimethylsulfid hin. Auf der Erde wird Dimethylsulfid nur von Lebewesen produziert, hauptsächlich von Mikroorganismen wie Phytoplankton. Der Hauptautor der neuen Studie Professor Nikku Madhusudhan von der Universität Cambridge sagt: „Traditionell konzentrierte sich die Suche nach Leben auf Exoplaneten hauptsächlich auf Gesteinsplaneten, aber Hycean-Welten sind deutlich besser für atmosphärische Beobachtungen geeignet.”

Was sind Hycean-Welten?

Hierbei handelt es sich um eine eigene Klasse von Planeten mit wasserstoffreicher Atmosphäre und einer komplett von heißem Wasser bedeckten Oberfläche. Habt Ihr mal Star Wars „Knights of the old republic“ gespielt? Da gibt es den Planeten Manaan mit seinen amphibischen Bewohnern, den Selkath, ein perfektes Beispiel für eine Hycean Welt.

Für uns Menschen nicht optimal, aber für die grundsätzliche Bildung von Leben perfekt. Wir müssen uns klar machen, was dieser Fund bedeutet: Methan und Kohlendioxid müssen zwar nicht zwingend auf Leben hindeuten, aber von der Erde wissen wir, dass sie auch durch biologische Prozesse entstehen. Methan etwa wird auf der Erde hauptsächlich durch biologische Prozesse wie die Aktivität von Methan bildenden Mikroorganismen erzeugt. Kohlendioxid, CO2, kennt jeder, das atmen wir alle aus.

Spektrum vom Exoplaneten K2-18b
Spektrum vom Exoplaneten K2-18b

Da es nun so aussieht, als wäre K2-18b bedeckt von einem globalen Ozean, kann man schon optimistisch sein, dass diese Gase biologischen Ursprungs sein könnten. Der Schlüssel zum Beweis für außerirdisches Leben ist aber wohl das Dimethylsulfid, denn das wäre, nach allem, was wir wissen, ein eindeutiger Biomarker. Während das Kohlendioxid und Methan zweifelsfrei nachgewiesen wurden in der Atmosphäre, ist das beim Dimethylsulfid noch nicht ganz sicher. Professor Madhusudhan sagt: „Weitere Beobachtungen sind erforderlich, um festzustellen, ob es sich tatsächlich um DMS handelt. Die Möglichkeit von DMS in der Atmosphäre ist äußerst vielversprechend, aber wir planen, noch einmal genau hinzusehen, um seine Existenz endgültig festzustellen.”

Transitmethode hilft bei Atmosphärenbeobachtung

Bald wissen wir mehr, denn Webb wird nun einen weiteren Transit von K2-18b beobachten. Man analysiert dann das Licht des Muttersterns von K2-18b, wenn es durch die Atmosphäre des Exoplaneten fällt und von James Webb aufgefangen werden kann. Mit dieser Transitmethode können wir dann Angaben über Exoplanetenatmosphären machen. Und wie unfassbar leistungsstark James Webb ist, sieht man daran, dass eine Transitbeobachtung mit Webb eine vergleichbare Präzision liefert wie acht Beobachtungen mit dem Hubble Weltraumteleskop, die über mehrere Jahre in einem kürzeren Wellenlängenbereich durchgeführt wurden. Vielleicht haben wir also beim nächsten Transit schon den definitiven Beweis für Dimethylsulfid – und wenn wir die Bestätigung haben, würde das unsere Rolle im Universum für immer verändern.

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Stellt euch das mal vor: Wenn auf diesem einen Exoplaneten organische Prozesse existieren, dann müssen wir davon ausgehen, dass es das überall in der Milchstraße gibt. Wir können optimistisch sein, denn K2-18 bietet – nach allem, was wir jetzt wissen – die perfekten Voraussetzungen für Leben. Eine Supererde in der habitablen Zone, ein heißer Ozean, also die perfekte Ursuppe und Biomarker in der Atmosphäre. Viel mehr geht nicht. Professor Madhusudhan sagt: „Unser ultimatives Ziel ist die Identifikation von Leben auf einem bewohnbaren Exoplaneten, was unser Verständnis unseres Platzes im Universum verändern würde. Unsere Ergebnisse sind ein vielversprechender erster Schritt in diese Richtung.”

 

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Aliens aus Silizium?

Aliens aus Silizium

Wie sehen Aliens aus? Außerirdisches Leben könnte ganz anders als unser Leben aufgebaut sein. Vielleicht basiert es auf Silizium. Oder Arancini.

“Jeder dumme Junge kann einen Käfer zertreten. Aber alle Professoren der Welt können keinen herstellen.” Das sagte schon der Philosoph Arthur Schopenhauer. Dieses Zitat drückt sehr gut aus, dass wir immer noch nicht wissen, was Leben eigentlich ist. Leben ist ein faszinierendes Phänomen, das auf der Erde in zahlreichen Formen existiert. Aber was genau definiert Leben?

Im Allgemeinen umfasst es die Fähigkeit, sich zu entwickeln, zu wachsen, sich zu vermehren und auf äußere Reize zu reagieren. Viren spricht man deswegen beispielsweise die Eigenschaft als Lebewesen ab, weil sie sich nicht eigenständig vermehren können. Leben basiert auf einer komplexen, biochemischen Grundlage, die aus einer Vielzahl von Molekülen besteht. Und unter diesen Molekülen nimmt Kohlenstoff die wichtigste Rolle ein. Man kann sagen: Kohlenstoff ist das grundlegende Element des Lebens auf der Erde. Ohne Kohlenstoff gäbe es euch nicht und auch kein anderes Lebewesen auf diesem schönen Planeten.

Das Leben auf der Erde basiert auf Kohlenstoff
Das Leben auf der Erde basiert auf Kohlenstoff

Kohlenstoff und Wasser sind essentiell für Leben

Die Fähigkeit des Kohlenstoffs, sogenannte starke kovalente Bindungen einzugehen und stabile Moleküle zu bilden, macht ihn ideal für die Komplexität und Vielfalt der biochemischen Prozesse. Kohlenstoff kann bis zu vier chemische Bindungen eingehen und es bildet die Grundstruktur der organischen Moleküle, einschließlich der DNA, Proteine und Kohlenhydrate. Diese Moleküle sind entscheidend für die Funktionsweise von Zellen und den Aufbau des gesamten Organismus.

Wasser ist ebenfalls ein absolut essenzieller Bestandteil des irdischen Lebens. Wasser ist ein sehr gutes Lösungsmittel und spielt deswegen eine große Rolle bei biochemischen Reaktionen. Es ermöglicht zum Beispiel den Transport von Molekülen und die Aufrechterhaltung der Zellen. Darüber hinaus ermöglicht Wasser die Bildung von Wasserstoffbrückenbindungen, die für die Struktur und Stabilität der biologischen Moleküle von großer Bedeutung sind.

Ist das Leben ein Zufall?

Obwohl Kohlenstoff das vorherrschende Element des Lebens auf der Erde ist, spielen auch andere Elemente eine wichtige Rolle. Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff und viele andere Elemente sind in verschiedenen biochemischen Prozessen unverzichtbar, denn sie bilden die Grundlage für den Energiehaushalt und den Stoffwechsel in lebenden Organismen, aber die Basis ist Kohlenstoff.

Aber die große Frage ist: War das Zufall, ist es eine rein irdische Entwicklung oder ist das Leben vermutlich überall im Universum kohlenstoffbasiert? Da wir bisher noch kein außerirdisches Leben gefunden haben und nur uns als Studienobjekt haben, kann man hier seiner Fantasie freien Lauf lassen. Und vor allem aus Sci-Fi-Filmen und Romanen kennen wir die Idee, dass Leben auch siliziumbasiert sein könnte, so zum Beispiel der Exogorth aus Star Wars Episode Fünf.

Silizium-Aliens wirklich realistisch?

Und auch die gruseligen Xenomorphe aus der Alien-Serie sind siliziumbasierte Lebensformen. Aber warum gerade Silizium? Silizium weist einige chemische Ähnlichkeiten mit Kohlenstoff auf und wird deswegen oft als vielversprechender Kandidat für eine alternative biochemische Basis betrachtet. Doch wie realistisch ist die Vorstellung von siliziumbasiertem Leben, läuft auf irgendeinem Exoplaneten wirklich der Xenomorph rum?

Vielleicht, denn Silizium ist ein chemisches Element, das sich im Periodensystem direkt unter Kohlenstoff befindet. Es kann ähnlich wie Kohlenstoff bis zu vier Bindungen eingehen und komplexe Moleküle bilden. Siliziumverbindungen wie Silikate kommen in der Natur in großen Mengen vor und bilden den Großteil der Gesteine und Mineralien auf der Erde und vermutlich auch auf vielen Exoplaneten. Das spricht also schon mal dafür, dass statistisch gesehen die Wahrscheinlichkeit nicht gering ist, dass sich Leben auf Siliziumbasis entwickeln könnte.

Nichtkohlenstoffbasierte Lebewesen könnten eine langsamere Evolution durchlaufen
Nichtkohlenstoffbasierte Lebewesen könnten eine langsamere Evolution durchlaufen

Silizium-Bindungen sehr stabil

Ein kleines Problem liegt aber in der Stabilität der chemischen Bindungen. Während Kohlenstoffverbindungen leicht gebrochen und wieder gebildet werden können, sind Silizium-Oxygen-Bindungen sehr stabil und schwer zu lösen. Dies würde die Flexibilität und Dynamik der biochemischen Prozesse einschränken, die für das Leben wesentlich sind.

Das könnte bedeuten, dass Siliziumleben vielleicht sehr unflexibel ist und evolutionäre Prozesse nur im absoluten Schneckentempo vonstattengehen könnten. Das wiederum lässt es unwahrscheinlich erscheinen, dass eine intelligente außerirdische Spezies, die ja nach allem, was wir wissen, eine lange Evolution durchgemacht haben müsste, auf Silizium basiert.

Nicht aus Silizium, dafür aus Plüsch: der plüschige Pluto

Methan statt Wasser

Außerdem gibt es auch nur begrenzte Möglichkeiten für Silizium mit einem Lösungsmittel zu interagieren. Wasser, das ja auf der Erde als Lösungsmittel für biochemische Reaktionen dient, könnte in einer siliziumbasierten Biochemie nicht in der gleichen Weise verwendet werden. Funktioniert einfach nicht.

Als Alternative könnte aber zum Beispiel flüssiges Methan fungieren und wie wir ja aus unserem eigenen Sonnensystem wissen, existiert das auf fremden Himmelskörpern. Der Saturnmond Titan ist übersät mit Seen und Ozeanen aus Methan. Wenn wir irgendwann den Titan genauer untersuchen und dort Lebensformen finden, wird es also interessant, ob dieses Leben vielleicht siliziumbasiert ist und als Lösungsmittel Methan verwendet.

Das wäre dann natürlich ein sehr starkes Indiz dafür, dass dies auch überall im Kosmos geschehen sein könnte. Die Existenz von siliziumbasiertem Leben in unserem Universum ist also möglich, aber es braucht sehr spezielle Bedingungen, eben wie auf dem Titan, eher kalte Orte mit dichter Atmosphäre und flüssigem Methan und wahrscheinlich wäre ein solches Alien-Siliziumleben mangels schneller, flexibler Evolution eher ein bisschen primitiv.

Künstlerische Darstellung der Oberfläche des Titan (NASA_JPL-Caltech_USGS)
Künstlerische Darstellung der Oberfläche des Titan (NASA_JPL-Caltech_USGS)

Aber warum nur über Silizium nachdenken?

Das Universum ist gigantisch, wir sprechen allein in unserer Milchstraße von mindestens mehreren hundert Milliarden Planeten. Also warum sollte es nicht noch alternative biochemische Systeme geben, die auf anderen Elementen als Kohlenstoff oder Silizium basieren? Einige Elemente, die potenziell eine Rolle im außerirdischen Leben spielen könnten, hatten wir ja schon: Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff, Phosphor und Schwefel zum Beispiel. Diese Elemente sind auch auf der Erde weit verbreitet. Sie stellen zwar nicht die Basis des Lebens dar, spielen aber eine wichtige Rolle.

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Was ist zum Beispiel mit stickstoffbasiertem Leben? Stickstoff ist ein vielseitiges Element und kann stabile Verbindungen eingehen. Stickstoffverbindungen wie Ammoniak könnten als Lösungsmittel dienen, ähnlich wie Wasser bei kohlenstoffbasiertem Leben. Und es gibt Hinweise darauf, dass bestimmte Mikroorganismen auf der Erde in stickstoffreichen Umgebungen existieren können. Es ist ein wenig zweifelhaft, ob stickstoffbasiertes Leben in der Lage wäre, die Komplexität und Vielfalt des Lebens auf der Erde, zu erreichen – aber primitive stickstoffbasierte Alien-Lebensformen auf irgendeinem mit Ammoniak gefluteten Exoplaneten. Klar, warum nicht? Und das Spiel kann man mit sehr vielen weiteren Elementen treiben: Phosphorbasiertes Leben. Möglich. Bor, Schwefel, Arsen und sogar Metalle wie Eisen könnten alternative biochemische Grundlagen bilden.

Wir wissen es schlicht nicht, da wir Leben nur von der Erde kennen und eine Statistik mit nur einer Vergleichsgröße ist wenig aussagekräftig. Wir können nur von den chemischen Grundlagen ausgehen und die sagen uns, dass Leben theoretisch auf einer Vielzahl von Grundlagen basieren kann. Unsere derzeitigen Methoden und Techniken zur Entdeckung von außerirdischem Leben sind allerdings vor allem auf kohlenstoffbasiertes Leben ausgerichtet und die Frage ist, ob wir uns damit nicht ein wenig die Möglichkeit verbauen, außerirdisches Leben zu finden.

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Im radioaktiven Bergwerk gedeiht das Leben

Radioaktives Bergwerk

Tief in einem radioaktiven Bergwerk wurden exotische Lebensformen gefunden – und zwar in Deutschland. Welche Lebewesen können dort unbemerkt unter massiver Strahlung gedeihen? Und was hat das mit Aliens zu tun?

Deutschland war früher ein uranproduzierendes Land. Wenn wir uns die Liste der größten Uranproduzenten der letzten Jahre anschauen, sehen wir, dass Deutschland seit einiger Zeit auf 0,0 Tonnen gefördertes Uran pro Jahr kommt. In der DDR wurde im Bergwerk Königstein in der sächsischen Schweiz aktiv Uran gefördert und in die Sowjetunion exportiert. Seit 1990 steht das Bergwerk aber still. 

Liste der uranproduzierenden Länder (Wikimedia Commons)
Liste der uranproduzierenden Länder (Wikimedia Commons)

Tatsächlich fällt bei der Sanierung alter Bergwerke wie dem in Königstein immer noch eine gewisse Uranmenge an. Seit der Stilllegung versucht man in solchen Bergwerken vor allem das Grubenwasser zu reinigen, indem man aus dem kontaminierten Wasser über Filteranlagen das Uran löst. Und das aus dem Wasser gewonnene Uran kann man als schönen Nebeneffekt auch verticken. Mittlerweile ist die Uranmenge im Grubenwasser des Königsteiner Bergwerks aber so gering, dass kaum mehr etwas daraus gewonnen werden kann. Die letzte Fuhre Uran-Schlamm mit einem Gewicht von 19,5 Tonnen wurde im Jahre 2021 in die USA transportiert. 

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Leben in einem radioaktiven Bergwerk

Gut, das klingt ja so, als wäre das das Ende der Geschichte. Die Grubenwasserreinigung verläuft nach Plan, das Uran ist verkauft und die Mine selbst ist geflutet. Aber das radioaktive Bergwerk hält noch einige strahlende Geheimnisse bereit, wie Forscher vor einigen Tagen bemerkten. Wissenschaftler wollten herausfinden, welche Flora und Fauna sich dort gebildet hat. Wie ergeht es dem Leben in einem nassen, unterirdischen Biotop mit erhöhter Radioaktivität? 

Ziemlich gut, wie wir nun wissen. Schaut euch mal die untenstehende Aufnahme der Forscher aus dem radioaktiven Bergwerk an. Das sieht nach einer richtigen Mikrobenparty aus. Und tatsächlich: Was da von den Decken und Wänden hängt, sind mikrobielle Lebensformen. An den Wänden fanden die Forscher orangefarbene, säurehaltige Mikroben, die wie lange, dünne Würmer aussahen. Und von der Decke sickern schleimige braune und weiße Mikroben wie Stalaktiten herab. Das wirkt schon wie aus einem Alien-Film, aber es wird noch verrückter.

Lebensformen im Uranbergwerk Königstein (Zirnstein et al_MicrobiologyOpen)
Lebensformen im radioaktiven Bergwerk in Königstein (Zirnstein et al_MicrobiologyOpen)

In der veröffentlichten Forschungsarbeit heißt es: “Nicht nur Bakterien und Archaeen leben in radioaktiv kontaminierten Umgebungen, sondern auch Arten von Eukaryoten, was eindeutig auf ihren potenziellen Einfluss auf den Kohlenstoffkreislauf in einer von sauren Grubenwässern betroffenen Umgebung hinweist.”

Vielzellige Eukaryoten in radioaktivem Bergwerk

Mit anderen Worten: Das Leben ist dort unten sehr vielfältig! Und die Minenbewohner sind vor allem erstaunlich komplexe Organismen. Bei den meisten handelt es sich nicht um schnöde Einzeller, sondern um vielzellige Eukaryoten, also Organismen mit einem Zellkern, die zu komplexeren Dingen wie Atmung und Zellteilung fähig sind. Der größte dieser Mikroorganismen in der Uranmine war übrigens 50 Mikrometer breit und 200 Mikrometer lang, das wäre schon mit dem bloßen Auge sichtbar. 

Mondgestein Meteorit

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Da stellt sich die Frage, wie diese Organismen es schaffen, unter den extremen Bedingungen zu gedeihen? Der Schlüssel liegt im niedrigen pH-Wert, der hohen Sulfatkonzentrationen und der hohen Konzentrationen von Schwermetallen in der Mine. Das klingt nicht besonders gemütlich, aber für diese Mikroorganismen ist das wie ein 5-Sterne-Hotel. Denn viele der Bakterien dort sind säureliebend, sie gewinnen Energie, indem sie sich von den reichlichen Eisen- und Schwefelvorräten in der Mine ernähren. 

Genau diese Säure-Connaisseure bilden die schleimigen Stalaktitenstrukturen, die an der Decke der Mine hängen. Für uns sehen diese schleimigen Ablagerungen ein bisschen eklig aus, für Eukaryoten ist dies aber ein Sternedinner par Excellance, denn sie ernähen sich von den säureliebenden Bakterien. Noch größere, mehrzelligere Organismen ernähen sich von den Eukaryoten. Dieser Prozess setzt sich fort und bildet eine äußerst effiziente und gut organisierte Nahrungskette.

Im beschaulichen Königstein wurde Uran gefördert (Queryzo _ Wikimedia Commons)
Im beschaulichen Königstein wurde Uran gefördert (Queryzo _ Wikimedia Commons)

In der Studie heißt es: “Eukaryoten besiedeln extreme Lebensräume in größerem Ausmaß als angenommen und spielen möglicherweise eine wesentliche Rolle im Kohlenstoffkreislauf im sauren Grubewässer-Milieu.” Eine radioaktive, überschwemmte, verlassene Mine ist also ein Ort, an dem das Leben wunderbar gedeihen kann. 

Uranmine hilfreich bei der Suche nach Außerirdischen

Diese Entdeckung ist spannend hinsichtlich der Suche nach außerirdischem Leben. Denn es zeigt doch, dass das Leben sehr widerstandsfähig ist und sich an die extremsten Bedingungen anpassen kann. Wo sind die Bedingungen oftmals extrem? Richtig, außerhalb der Erde überall im Weltraum. Es gibt alleine in unserem Sonnensystem zahlreiche Orte, die als potenzielle Lebensräume in Frage kämen, aber aufgrund ihrer scheinbar feindlichen Bedingungen bisher als unwahrscheinlich galten, Leben zu beherbergen. 

Auf der Venus etwa regnet es Säure. Wie wir nun wissen, ist eine säurehaltige Umgebung aber nicht per se lebensfeindlich. Wenn das Leben auf der Erde in Umgebungen gedeihen kann, die aus menschlicher Sicht im wahrsten Sinne des Wortes ätzend erscheinen, müssen wir auch in unserer Suche nach außerirdischem Leben in Zukunft extreme Orte mit einschließen, zum Beispiel Exoplaneten, die komplett radioaktiv verseucht sind. Oder Exoplaneten mit riesigen Ozeanen aus Säure. Alles denkbar. 

Tatsächlich geht eine neue Studie davon aus, dass sogar Exoplaneten, die weit von ihren Sternen entfernt sind, Leben und Ozeane beherbergen könnten, wenn durch radioaktiven Zerfall genügend Energie erzeugt wird. In der Studie heißt es: “Das Vorhandensein eines flüssigen Lösungsmittels wird weithin als eine wesentliche Voraussetzung für Bewohnbarkeit angesehen. Unsere Analyse legt nahe, dass Supererden mit Radionuklidhäufigkeiten, die mehr als 10 hoch 3 mal höher sind als auf der Erde, langlebige Wasserozeane beherbergen können.” Also Ihr seht, solche Entdeckungen wie in der Königstein-Mine in Sachsen liefern daher super wichtige Implikationen für die Suche nach Aliens. 

Tschernobyl-Pilz Cryptoccocus neoformans (Dr. Leanor Haley _ Wikimedia Commons)
Tschernobyl-Pilz Cryptoccocus neoformans (Dr. Leanor Haley _ Wikimedia Commons)

Auch im Kernkraftwerk Tschernobyl hat man ja mitlerweile Lebensformen entdeckt, die nicht trotz der hohen Strahlung gedeihen sondern geraden wegen ihr. Ein Pilz namens Cryptococcus neoformans zehrt von der Strahlung und wächst in den Tschernobyl-Ruinen gerade dort, wo die Strahlung am höchsten ist. Man muss sagen, Dr. Ian Malcom aus Jurassic Park hatte Recht.

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

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. 

Mondgestein Meteorit

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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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Technosignaturen: Hinweise auf Alien-Zivilisationen entdeckt?

Alien vor einem Teleskop

Wurden Technosignaturen von Alien-Zivilisationen durch einen fortschrittlichen Algorithmus einer Künstlichen Intelligenz entdeckt? Ob wir wirklich eine Nachricht von E.T. empfangen haben und wie weit diese potentiellen Alien-Welten entfernt sind. 

Kennt Ihr dieses Gefühl, wenn man in den Nachthimmel schaut, all die tausenden funkelnden Sterne sieht, Lichtjahre entfernte Sonnen und einfach fasziniert ist und irgendwie demütig wird? Dabei sind diese paar tausend Sterne, die wir am Nachthimmel sehen nur ein winziger Bruchteil all jener Sterne, die es in der Milchstraße gibt. In einer absolut sternklaren Nacht können wir nur knapp 4500 Sterne mit bloßem Auge sehen. In der Milchstraße gibt es aber wohl mindestens 200 Milliarden. Und schon diese winzige Anzahl unserer sichtbaren Nachbarsterne lässt uns fühlen, wie klein wir sind und wie gigantisch groß der Kosmos ist.

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Und da stellt sich automatisch die Frage: Lebt in einem dieser fast unzählbar vielen Sternsysteme auf einem Exoplaneten oder Exomond eine außerirdische Zivilisation? Die auch wie wir Signale in den Weltraum schickt? Bei der schieren Masse an Planeten in unserer Galaxis müsste das statistisch der Fall sein, aber mit potentiellen Kandidaten für empfangene Alien-Signale sieht es bislang eher mau ist. 

Technosignaturen: Das WOW-Signal

Eines der bekannteren Signale mit potentiellem außerirdischem Ursprung ist das WOW-Signal, das 1977 empfangen wurde und dessen Ursprung bis heute ungeklärt ist. Es gibt aber seit einigen Monaten Hinweise darauf, dass es aus einem Sternsystem stammt, in dem es einen erdähnlichen Exoplaneten gibt. Aber ein definitiver Beweis für einen Alien-Ursprung steht weiterhin aus. 

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Andere vielversprechende Signale stellen sich oftmals als irdische Interferenzen heraus; wir werden von unserer eigenen Technik hereingelegt. Der Radioastronom Steve Croft sagt: “Die Mehrheit der von uns detektierten Signale kommt von unserer eigenen Technologie – GPS-Satelliten, dem Mobilfunk, etc. Die Suche nach Technosignaturen von einer fremden Zivilisation ähnelt daher der Suche nach der Nadel im Heuhaufen.”

Bei all den Daten, die wir bereits über das beobachtbare Universum gesammelt haben, ist das wirklich unglaublich. Radioteleskope wie MeerKAT in Südafrika produzieren wöchentlich Terabyte an Daten, müsste da nicht irgendwoein klitzekleines Lebenszeichen einer außerirdischen Zivilisation drin sein? 

Die Jagd nach Technosignaturen

Einige Forscher hatten genau den gleichen Gedanken, also dass in den gewaltigen Datenmengen vielleicht irgendetwas versteckt ist, das wir schlicht übersehen haben. Deswegen haben sie sich einfach mal die Aufzeichnungen von 480 Stunden Beobachtungszeit des Green Bank Radioteleskops vorgenommen. Dieses Radioteleskop hat im Auftrag des SETI Breakthrough Projekts über 800 Sterne genau beobachtet und im Radiobereich belauscht. Augenscheinlich haben sie dabei aber keine Technosignatur, also keinen Hinweis auf eine Alien-Zivilisation gefunden. Aber bisher wurden die Daten auch nur manuell ausgelesen und wie wir wissen sind Menschen fehlbar.

Das Green Bank Radioteleskop
Aliens im Blick: das Green-Bank-Radioteleskop

Doch nun hat man erstmals ein neuartiges KI-System über die Daten schauen lassen und was man da entdeckt hat, ist im wahrsten Sinne des Wortes nicht von dieser Welt. Das KI-System kann Radiodaten gründlicher als je zuvor durchsuchen und dabei selbst schwächere Technosignaturen aus starkem Grundrauschen filtern. Das ist möglich durch hintereinander geschaltete lernfähige Algorithmen, deswegen kann man hier auch mit Fug und Recht von Künstlicher Intelligenz sprechen, auch wenn der Begriff mittlerweile fast inflationär verwendet wird. 

Das erste KI-System, ein sogenannter Autoencoder, wird anhand von absichtlich in Rohdaten eingefügten Signalen auf die typischen Merkmale von Technosignaturen trainiert. Das ist natürlich kein perfektes System, da wir noch gar nicht genau wissen, wie Alien-Technosignaturen aussehen würden, aber wenn sie auch nur annähernd ähnlich wären zu den Signalen, die wir permanent in den Weltraum senden, dann kann man die KI darauf trainieren. 

Außerdem kann man davon ausgehen, dass solche Technosignaturen eine enge Bandbreite hätten und einen sehr punktuellen Ursprung, eben ausgehend von einem bestimmten Sternsystem. Dieses Wissen überträgt die KI dann auf einen zweiten Algorithmus, den sogenannten Random Forest Classifier. Der identifiziert dann potenzielle Alien-Signale in den Rohdaten. Die KI hat nun fleißig die Daten des Green Bank Teleskops durchforstet, immerhin 150 Terabyte – und tatsächlich hat sie eine geheime Alien-Videobotschaft in den Daten entdeckt: acht Radiosignale, die typische Merkmale von Technosignaturen aufweisen und die vorher von Forschern und älteren Algorithmen übersehen wurden. In den 150 Terabyte haben sich also acht potentielle Alien-Signal-Kandidaten verborgen, die wir ohne bessere Technik niemals gefunden hätten – unglaublich, oder? In der zu den Erkenntnissen veröffentlichten Forschungsarbeit heißt es: “Diese acht als interessant eingestuften Signale kommen von fünf verschiedenen Sternen, die zwischen 30 und 90 Lichtjahren von uns entfernt liegen.” 

Technosignaturen in fremden Sternsystemen

Diese Sternsysteme befinden sich in unserer direkten galaktischen Nachbarschaft. Und bei gleich acht potentiellen Techno-Signaturen sind die Chancen gar nicht so schlecht, dass hier wirklich die Signale einer außerirdischen Zivilisation dabei sind. Alle acht Radiopulse haben die mutmaßlich für Technosignaturen typische geringe Frequenzbreite und waren vom Green Bank Teleskop nur wahrnehmbar, wenn es direkt auf das jeweilige Sternsystem gerichtet war. 

Die achte potentiellen Technosignaturen
Alien-Alarm: Die achte potentiellen Technosignaturen

Das klingt alles sehr vielversprechend, einziger Wermutstropfen ist, dass die acht Signale seitdem nicht mehr replizierbar waren. Bei einem erneuten Scan der Sternsysteme konnten keine derartigen Radiopulse mehr wahrgenommen werden. Aber die fünf Sterne sollen weiter im Auge behalten werden und wenn eine dortige Alien-Zivilisation sich entscheidet, noch mal einen Radiopuls zu senden, werden wir es mitkriegen. Oder auch nicht, wenn es sich hier doch um Interferenzen handelt, was natürlich immer möglich ist. Der Gedanke, dass diese Daten fast in einem staubigen Ordner im Schrank verschwunden wären und wir nur durch nochmaliges Scannen mit besseren Algorithmen diesen spannenden Fund gemacht haben, kann einen schon nervös machen. Wer weiß, was wir entdecken, wenn diese neue KI sich die tausenden von Terabyte vornimmt, die bei anderen Observatorien noch so in der Datenbank schlummern. 

Und genau das ist geplant, das Forscherteam will die neuartige KI nun auch auf die Daten anderer Radioteleskope anwenden. Als nächstes soll die eben schon erwähnte MeerKat-Radioteleskopanlage in Südafrika an der Reihe sein und das wird die Chancen auf den Fund einer Alien-Botschaft immens erhöhen. Der beteiligte Astronom Peter Ma sagt: “Wir erweitern unsere Suche damit auf rund eine Million Sterne. Dies wird uns bei der Suche nach Antworten auf die Frage helfen, ob wir allein im Universum sind.” Die Chancen stehen also so gut wie noch nie zuvor, außerirdische Signale zu finden – wir können optimistisch sein, dass dies dank besserer Algorithmen noch zu unseren Lebzeiten geschehen wird. 

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Leben auf dem Mars – doch möglich?

NASA Logo vor rotem Marsboden

Es gibt Leben auf dem Mars und die NASA ignoriert es. Diese Aussage trifft ein leitender Wissenschaftler der Viking-Sonden, die vor rund 40 Jahren zum Roten Planeten geflogen sind. 

Hat die NASA bereits in den siebziger Jahren Leben auf dem Mars entdeckt, aber die Forschungen darüber eingestellt? Diese steile These stellt der Wissenschaftler Gilbert Levin auf, der bei der Viking-Mission vor 40 Jahren eine leitende Funktion innehatte. Er sagt, dass damals bei der Mission Indizien für mikrobielles Leben auf dem Mars gefunden wurden. Wow, wenn das wirklich stimmt, dann wäre das ein echter Meilenstein für die Alien-Forschung und das würde uns vermutlich in eine absolute Existenzkrise stürzen, weil wir dann nicht mehr alleine sind. 

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Also, erstmal zurück in die 70er Jahre, als das Alien-Drama seinen Lauf nahm. Damals schickte die Nasa im Rahmen des Viking-Programms zwei Sonden zum Roten Planeten: Viking 1 und Viking 2, die die wichtigste Frage aller Fragen klären sollten, die da wäre: Gibt es Leben auf unserem Nachbarplaneten? 

Die Experimente der Viking-Sonden

Die Sonden landeten im Juli und September 1976 auf der Oberfläche des Mars und sendeten erstmals in der Geschichte der Marsforschung rund 2300 detaillierte Bilder des roten Planeten. Damals war das echt eine Sensation und es stellt bis heute einen der Höhepunkte der Marsforschung da. 

Aufnahme vom Mars von der Viking-Sonde
Bitte lächeln: Viking-Sonde schießt Foto vom Mars

Die beiden Sonden waren mit verschiedenen Experimenten ausgestattet, zum Beispiel wollten die Forscher nach Spuren von Photosynthese suchen oder Bodenproben über einen längeren Zeitraum hinweg einem Gasgemisch aussetzen. Das Experiment, was aber jetzt für uns von Interesse sein soll, ist das Labeled Release Experiment, das unter der Leitung des Forschers Gilbert Levin durchgeführt wurde. Hierbei haben beide Viking Sonden an unterschiedlichen Orten eine Probe des Marsboden genommen und diesen mit ein paar Tropfen einer Nährstofflösung vermischt, die mit einem radioaktiven Isotop markiert wurde. 

Viking-Experimente lassen auf Leben auf dem Mars schließen

Die These lautete: Sollten sich in der Bodenprobe atmende Organismen befinden, dann würden diese die Nährstofflösung unter anderem in CO2 umwandeln und das radioaktive Isotop würde sich dann in dem dabei enstehendem Gas nachweisen lassen. Das sollte ein Beweis dafür sein, dass Mikroorganismen im Boden existieren. Und jetzt kommt’s: Das Ergebnis war tatsächlich positiv, die Forscher konnten eine Zunahme von radioaktivem Gas messen, als die radioaktive Nährlösung zugesetzt wurde, und Levin stellte fest, dass diese Robotertests auf das Vorhandensein von lebenden Organismen auf dem Mars hinweisen. 

Leider war er mit dieser Aussage ziemlich in der Minderheit. Alle anderen Forscher gingen weiterhin davon aus, dass die Ergebnisse durch chemische Reaktionen mit dem staubigen Boden des Roten Planeten zu erklären sind und nur wenige Forscher wie Levin blieben bei der Aussage, dass die Ergebnisse nur durch das Vorhandensein von organischen Molekülen zu erklären seien. 

Methanspitzen: Thema nimmt wieder an Fahrt auf

Man machte damals keine Anstalten mehr, weiter nach Lebensformen auf dem Mars auf Basis der Viking-Experimente zu suchen, im Grunde gab man damals auf. Und heute, 40 Jahre später, meldet sich der Außenseiter Levin wieder und sagt, dass die NASA die Ergebnisse von damals nicht richtig weiter verfolgt hat. In der Online-Show “The Space Show” sagte er: “Ich bin sicher, dass die NASA weiß, dass es Leben auf dem Mars gibt. Es gibt substanzielle Indizien für mikrobielles Leben auf dem Mars.” 

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Er forderte ein unabhängiges Gremium auf, sich die ganzen Ergebnisse nochmal ganz genau anzuschauen, auch die Ergebnisse von den späteren Rovern, die nach den Viking-Sonden auf dem Mars unterwegs waren wie Curiosity und jetzt Perseverance. Ein Beispiel, warum Levin davon ausgeht, dass es lebende Organismen auf dem Mars gibt, sind neben den Ergebnissen seines eigenen Experimentes die sogenannten Methanspitzen, die der NASA-Rover Curiosity mit seinem Laser-Spektrometer im Jahr 2019 gemessen hat. Von der Erde wissen wir ja schon, dass mehr als 90 Prozent des Methans in der Atmosphäre von mikrobiellem Leben erzeugt wird. Unter anderem von Kühen, die rülpsen und pupsen, und damit Methan freisetzen.

Ansicht von Mars früher
Brutstätte für Leben: Hatte der Mars früher einmal Wasser?

Baustoffe des Lebens im Sedimentgestein entdeckt

Levin sagt, dass diese enormen Methanspitzen als Beweis für Leben wirklich nur schwer zu ignorieren sind. Allerdings kann Methan auch durch eine Wechselwirkung von Wasser und Gestein erzeugt werden, daher ist die Methanspitze leider kein endgültiger Beweis für Leben auf dem Mars. Die Instrumente an Bord des Rovers erlauben auch keine weiteren Untersuchungen, sodass die Forscher nicht herausfinden können, ob die Methanquelle biologisch oder geologisch zu erklären ist. 

Neben den Methanquellen hat Curiosity auch organische Moleküle in Milliarden alten Sedimentgesteinen entdeckt, Kohlenstoff-Verbindungen, also Baustoffe des Lebens, die aufgrund von Mikroben entstanden sein könnten, die dort vor Milliarden von Jahren gelebt haben. Und dann gibt es noch die Nachricht von der Mars Sonde Mars Express, die vor vier Jahren wohl einen unterirdischen See am Südpol des Roten Planeten entdeckt haben könnte. Hierzu sagt Levin, dass Wasser, eine der wichtigsten Voraussetzungen für Leben, damit kein Problem mehr darstellt für den Nachweis von Leben auf dem Mars. 

Und noch eine Entdeckung weist laut Levin auf außerirdisches Leben hin: Steinformationen, die Curiosity fotografiert hat und die auf biologischen Ursprung hindeuten könnten. Levin hält sie für sogenannte Stromatholiten, das sind biogene Sedimentgesteine oder Fossilien, die nur dann entstehen, wenn Biofilme, die aus Mikroorganismen bestehen, vorliegen. Levin weist auf die verblüffende Ähnlichkeit hin, die zwischen einigen Marsformationen und den Stromatholiten auf der Erde vorliegt. 

Gesteinsformationen auf dem Mars, fotografiert von Curiosity
Foto von Curiosity: Gesteinsformationen auf dem Mars

Für bemannte Missionen: Künftige Mars-Experimente unbedingt notwendig

Aber auch das alles ist noch nicht der finale Gegenschlag und Levin bleibt weiterhin der Mars-Außenseiter. Wir wissen es also noch immer nicht, ob Gilbert Levin mit seiner Annahme recht hat und vermutlich wird es auch die nächsten Jahre so bleiben. Um wirklich Klarheit zu bekommen, müssten erstmal wieder neue Prioritäten gesetzt werden und jeder, der sich schon mal gute Vorsätze fürs neue Jahr auferlegt hat, weiß, wie schwer es ist, sich daran zu halten. 

Dafür müssen wir noch viele weitere Roboter zum Roten Planeten schicken, die aktuelle biologische Experimente durchführen und die Erkentnisse von vor 40 Jahren berücksichtigen und dann hoffentlich bald Klarheit in das Alien-Drama bringen können. Es ist jedenfalls eine spannende Vorstellung, wenn in Zukunft Astronauten zum Mars fliegen könnten. Spätestens dann sollten wir genau wissen, ob sich dort oben eventuell Lebewesen befinden, die sogar eine Gefahr für uns Menschen darstellen könnten. Levin sagt dazu: “Es scheint unvermeidlich, dass Astronauten irgendwann den Mars erforschen werden. Im Interesse ihrer Gesundheit und Sicherheit sollte die Biologie an der Spitze der möglichen Erklärungen für die LR-Ergebnisse stehen.”

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Dyson-Sphären: Durchbruch bei der Alien-Suche?

Dyson-Sphären hinter einem Alien

Das könnte bei der Suche nach Alien-Zivilisationen alles verändern: Laut neuen Erkenntnissen haben wir bisher nicht nach den richtigen Anzeichen Ausschau gehalten. Aliens leben demnach wahrscheinlich in Dyson-Sphären, die Weiße Zwergsterne umgeben. 

Zivilisation ist Energie. Je fortschrittlicher wir darin wurden, Energie freizusetzen und zu kanalisieren, desto weiter hat sich die menschliche Spezies entwickelt. Heutzutage ist der weltweite Wohlstand so hoch wie noch nie, die Armut so niedrig wie nie, Kindersterblichkeit und Todesfälle durch Umwelteinflüsse auf dem absoluten Tiefstand. Dieses Zeitalter des Wohlstands, in dem wir leben, verdanken wir technologischen Fortschritten, die sich letztlich alle auf die Nutzung von Energie zurückführen lassen. 

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Sterne als Energiequelle

Was hat das jetzt mit Aliens zu tun? Es ist sehr wahrscheinlich, dass außerirdische Spezies, die fortschrittlicher als wir sind, besser in der Nutzung von Energie sind. Eine Alien-Spezies, die so hoch entwickelt ist, dass sie sogar die Galaxis bereisen könnte, müsste eine verdammt gute und fast unendliche Energiequelle haben. Praktisch, dass unsere Galaxis voll mit solchen Energiequellen ist: Sterne. Sterne wie unsere Sonne sind gigantische Kernfusionskraftwerke, in denen jede Sekunde gewaltige Mengen an Fusionsenergie freigesetzt werden. Pro Sekunde werden dort 564 Millionen Tonnen Wasserstoff in 560 Millionen Tonnen Helium umgewandelt. Die Sonne verliert also pro Sekunde vier Millionen Tonnen Gewicht. 

Sterne produzieren also derart gewaltige Energiemengen, dass sie grundsätzlich dazu ausreichen, eine Zivilisation für immer zu versorgen und auch fortschrittlichste interstellare Reisetechnologie möglich zu machen. Das Problem ist, dass es sehr schwierig ist, das volle Energiepotential eines Sterns zu nutzen. Solarzellen beispielsweise sind nicht in der Lage, auch nur die auf der Erde ankommende Sonnenenergie vollständig zu nutzen und haben riesige Energieverluste. Wenn die Menschen beispielsweise jeden Quadratzentimeter der Erdoberfläche mit Sonnenkollektoren bedecken würden, würde das mehr als 10 hoch 17 Joule Energie pro Sekunde erzeugen. Dabei ginge aber immer noch der größte Teil der von der Sonne abgestrahlten Energie verloren, nämlich etwa 10 hoch 26 Joule pro Sekunde. Das ist also unfassbar ineffizient. 

Sonnenkollektoren
Sonnenkolletoren: Nicht ausreichend Energie für die Menschen

Dyson-Sphären: Was ist das eigentlich?

Um zu einer interstellaren Zivilisation zu werden, brauchen wir etwas mehr. Ich rede von Mega-Strukturen, so genannten Dyson-Sphären. Wenn es interstellare hochentwickelte Spezies gibt, können wir davon ausgehen, dass sie solche Dyson-Sphären nutzen würden. Da stellt sich natürlich Frage: Was ist eine Dyson-Sphäre. Ganz einfach gesagt, handelt es sich um ein hypothetisches Konstrukt, das man komplett um einen Stern errichten könnte, um dessen Energie optimal aufzufangen und zu nutzen. 

Benannt ist das Ganze nach dem berühmten Physiker Freeman Dyson, der diese Idee 1960 entwickelte. Wenn eine fortgeschrittene Zivilisation die gewaltige Energie ihres Heimatsterns wirklich nutzen will, wird sie nicht per Gesetz Solarzellen auf ihrem Planeten fördern, sondern sie muss Megastrukturen direkt um den Stern bauen, um die gesamte Energie einzufangen. Dysons ursprünglicher Vorschlag einer massiven Sphäre mit hundertprozentiger Abdeckung des Sterns funktioniert nicht, da es unmöglich wäre, den Stern im Zentrum zu halten, und die gesamte Kugel aufgrund der extremen Gezeiten- und Rotationsbelastungen vernichtet werden würde. 

Darstellung einer Dyson-Sphäre
Darstellung einer Dyson-Sphäre (Quelle: Kevin Gill)

Energie mit Dyson-Sphären kanalisieren

Aber in abgewandelter Form würde das Ganze perfekt funktionieren – und zwar könnte eine fortgeschrittene Spezies Ringe oder Schwärme von Sonnenkollektoren bauen, die den Stern umgeben, aber immer noch Teile des Lichts und der Energie durchlassen. Auf diese Art und Weise könnte eine Alien-Spezies gigantische Mengen an Energie kanalisieren, eine super fortschrittliche Gesellschaft errichten und alle sind glücklich. 

Aber ganz so Friede Freude Eierkuchen ist es dann doch nicht. Denn selbst so ein High-Tech-Set-Up funktioniert nicht für immer, denn Sterne haben nur eine gewisse Existenzdauer. Ein durchschnittlicher Stern wie unsere Sonne existiert einige Milliarden Jahre lang, dann bläht er sich zum Roten Riesen auf und implodiert schließlich zu einem Weißen Zwerg, einer super verdichteten Restmasse des ursprünglichen Sterns, quasi ein dichter, sehr heißer Sternenleichnam. Das blüht auch unserer Sonne, aber bis sie komplett gestorben und ein Weißer Zwerg geworden ist, werden zum Glück noch fünf Milliarden Jahre vergehen. 

Suche nach Aliens: Gestorbene Sterne im Fokus

Wenn wir davon ausgehen, dass eine Alien-Spezies, die eine Dyson-Sphäre errichten kann, über den Punkt hinaus ist, an dem sie sich versehentlich selbst vernichten würden durch einen Atomkrieg oder so, wird sie also bis in die Zeit hinein existieren, in der sie einen neuen Stern benötigt, weil der alte Heimatstern zuende fusioniert hat. Und hier setzt eine super spannende Forschungsarbeit des Astronomieprofessors Ben Zuckerman an. Er schlägt vor, dass wir uns bei der Suche nach Aliens auf gestorbene Sterne und verlassene Dyson-Sphären konzentrieren sollten. Denn nach den Überlegungen, die wir gerade angestellt habe, müsste die Milchstraße doch voll sein mit gestorbenen Sternen, die in der Vergangenheit von anderen Zivilisationen mit Dyson-Sphären umhüllt wurden. 

Meteorit

Sieht außerirdisch aus, ist es auch: Der Eisen-Meteorit. Hol dir jetzt das Stück Kosmos nach Hause!

Denn Ihr müsst bedenken, dass unsere Galaxis schon ganze zehn Milliarden Jahre auf dem Buckel hat. In so einem langen Zeitraum können ganz schön viele Alien-Spezies, Dyson-Sphären und stellare Fusionsprozesse den Bach runterfließen. Diese Überlegung ermöglicht es den Wissenschaftlern, einen direkten Zusammenhang zwischen der Lebensdauer von Sternen und dem Vorkommen von Dyson-Sphären herzustellen. Wenn Astronomen in der Umgebung von Weißen Zwergen nach Dyson-Sphären suchen und keine finden, kann das helfen abzuschätzen, wie viele fortgeschrittene Zivilisationen in der Galaxie existieren könnten. 

Dyson-Sphären und Weiße Zwerge

Die Logik hinter der Berechnung sieht folgendermaßen aus: Die Astronomen können bislang leider nur einen kleinen Bruchteil aller Weißen Zwerge in der Galaxie vermessen, da der Rest schlicht zu weit weg von uns ist. Wenn aber genügend Außerirdische beschlossen haben, Dyson-Sphären um ihre Sterne zu bauen, dann sollten wir in unseren Untersuchungen mindestens eine Dyson-Sphäre finden. Wenn wir überhaupt keine sehen, dann setzt das eine Obergrenze für die Zahl der außerirdischen Zivilisationen, die Dyson-Sphären um Weiße Zwerge bauen. Natürlich könnte es Außerirdische geben, die sich gegen den Bau von Dyson-Sphären entscheiden, vielleicht aus religiösen Gründen oder weil sie eine unfähige Regierung haben, aber in der Forschungsarbeit wird argumentiert, dass es bei dem immensen Alter der Milchstraße am wahrscheinlichsten ist, Dyson-Sphären von Alien-Spezies um bereits gestorbene Sterne, also um Weiße Zwerge zu entdecken. 

Darstellung eines Weißen Zwergs (Quelle: NOIRLab NSF AURA J. da Silva)

Aber diese Strukturen wirklich zu finden, wird schwierig. Professor Ben Zuckerman sagt dazu: “Wenn es Dyson-Sphären gibt, werden sie wahrscheinlich schwer zu finden sein, weil es so viele Sterne gibt, die durchsucht werden müssen. Das Signal der Dyson-Sphäre wird wohl sehr schwach sein im Vergleich zu dem Stern, um den sie kreist.”

Signal von Dyson-Sphären

Aber wie sähe so ein Alien-Dyson-Signal überhaupt aus? Wonach müssen wir Ausschau halten? Das Vorhandensein einer Dyson-Sphäre um einen Weißen Zwerg hätte wohl zwei Auswirkungen. Wenn die Struktur groß oder nahe genug an ihrem Stern ist, blockiert sie teilweise das Licht, das auf der Erde ankommt, genauso wie dies bei Exoplaneten der Fall ist, die vor ihrem Stern entlang wandern. Mit dieser sogenannten Transitmethode hat man bisher den Großteil aller Exoplaneten entdeckt. Aber solche Dyson-Sphären könnten auch ein Infrarotsignal hinterlassen. Denn solche Megastrukturen würden wohl die Strahlung des Weißen Zwerges absorbieren und dessen Energie in andere Dinge umwandeln. Da so eine Umwandlung niemals zu 100 Prozent effizient sein kann, wird bei diesem Prozess etwas Abwärme zurückbleiben, die als Infrarotlicht entweicht. Und jetzt kommt’s: Überraschenderweise haben wir bereits viele Weiße Zwerge mit überschüssiger Infrarotemission gefunden. 

Doch die meisten Forscher gehen davon aus, dass diese Infrarotstrahlung auf kosmischen Staub in diesen Sternsystem zurückzuführen ist. Aber wer weiß, es ist absolut möglich, dass auch der ein oder andere Weiße Zwerg darunter ist, dessen Dyson-Sphäre im Infrarotbereich strahlt. Und folgende Berechnung kann uns auch optimistisch stimmen: Ben Zuckerman hat in seiner Arbeit hochgerechnet, wie viele Zivilisationen es auf Grundlage dieser Annahmen, in der Milchstraße geben könnte, die Dyson-Sphären um ihren Stern gebaut haben und sein unglaubliches Ergebnis: Potentiell kann es bis zu neun Millionen solcher hochentwickelten Alien-Spezies in unserer Galaxis geben. Das wäre wirklich spektakulär, aber es ist natürlich nur eine theoretische Schätzung und Professor Zuckerman selbst gibt sich auch etwas verhalten: “Einige Astronomen, mich eingeschlossen, glauben, dass technologisches Leben sehr selten vorkommt. Es könnte sogar sein, dass wir die fortschrittlichste Technologie in unserer Milchstraße besitzen. Aber niemand weiß es, also lohnt es sich, nach Beweisen zu suchen.”

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Außerirdische: Werden wir sie in den nächsten Jahren entdecken?

Darstellung Alien vor der Milchstrasse

Wir stehen kurz davor, außerirdisches Leben zu entdecken. Das behauptet ein Schweizer Forscher und seine Argumentation ist ziemlich überzeugend.

Die Frage, ob es außerirdisches Leben gibt, beschäftigt die Menschheit schon seit sehr langer Zeit. Bereits im Jahre 1877 beobachtete der italienische Astronom Giovanni Schiaparelli den Mars und fertigte eine Karte von Kanälen auf der Planetenoberfläche an, woraufhin eine Diskussion darüber ausbrach, ob wir die Bauwerke anderer Lebewesen sehen. 

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Die Mars-Karte von Schiaparelli
Schiaparellis Karte vom Mars (Meyers Konversationslexikon)

Heute weiß man, dass diese vermeintlichen Kanäle natürlichen geologischen Ursprungs sind. Aber die Geschichte zeigt, dass die Frage nach Leben auf anderen Himmelskörpern die Menschen schon lange umtreibt. Klären wir erst mal die Ausgangsposition. Wir leben auf einem Planeten in einem Sonnensystem, das schon direkt mehrere Kandidaten für Alien-Leben beherbergt. Vor allem die Monde der Gasriesen Jupiter und Saturn scheinen vielversprechende Kandidaten zu sein. Dieses Sonnensystem wiederum ist aber nur eines von mindestens 200 Milliarden in der Milchstraße. 200 Milliarden Sterne, vermutlich sogar mehr, und im Schnitt drehen sich um jeden davon ein paar Planeten. Wir müssen alleine in unserer Galaxis wohl mindestens mit 400 bis 500 Milliarden Planeten rechnen, hinzu kommen dann noch Monde, Zwergplaneten und größere Asteroiden und Kometen, auf denen sich ja theoretisch auch Leben bilden könnte. Aber da hört es noch nicht auf – unsere Galaxis, die Milchstraße, ist auch nur eine von 100 Milliarden Galaxien, es gibt sogar schon Schätzungen von über eine Billion Galaxien im Kosmos. Angesichts dieser schieren Größe ist es undenkbar, dass die Erde der einzige Planet mit Leben ist.

Darstellung eines Exoplaneten vor einem Stern
Exoplanet: Gibt es hier außerirdisches Leben?

In unserer Galaxis wimmelt es von Leben

Denn, wenn man noch mit Erwägung zieht, dass Leben ja auch anders aufgebaut sein könnte als hier, dann werden auch aus exotischen Planeten, etwa mit einer Methanatmosphäre oder Ozeanen aus für uns giftigen Materialien, potentiell bewohnte Welten. Also könnte man sagen: Es wimmelt in unserer Galaxis vor Leben. Ob dieses Leben nach unseren Maßstäben intelligent ist und zur Kommunikation oder sogar zu Weltraumreisen fähig wäre, das ist eine ganz andere Frage. 

Leben an sich mag nichts besonderes sein, aber, dass wir ein Bewusstsein entwickeln können und über den Kosmos philosophieren können – das ist schon nicht schlecht. Wie der berühmte Philosoph Carl Sagan gesagt hat: “Wir sind eine Möglichkeit für den Kosmos, sich selbst zu erkennen.” Jeder neue Mensch ist ein neuer Weg für den Kosmos, sich selbst zu erkennen. Jedenfalls haben wir von diesem außerirdischen Leben, das ja, nach allem, was wir jetzt gehört haben, sehr wahrscheinlich existiert, noch nichts gefunden. Es existieren natürlich jede Menge Aufnahmen von UFO-Sichtungen, aber ganz ehrlich, keine davon taugt als Beweis für Aliens. UFO heißt ja erst mal nur unbekanntes Flugobjekt und es gibt tatsächlich Aufnahmen, die nicht gefälscht sind und wirklich rätselhafte Dinge zeigen, doch ist die wesentlich naheliegendere Erklärung, dass es sich hier um Militärtechnologie handelt, von der wir Normalos einfach nichts wissen. 

Kurz davor Aliens zu finden

Die Erklärung wiederum, dass hier Aliens aus Lichtjahre entfernten Sternsystemen rumschwirren und uns trotz ihrer technologischen Überlegenheit mit schlechten Handykamers vor allem in ländlichen Gebieten der USA fotografieren lassen und ansonsten nichts tun, ist dann nicht so richtig überzeugend. Andere UFO-Sichtungen, die von vielen YouTube-Kanälen zum Beispiel auf diesem Bild des James-Webb-Teleskops behauptet werden, sind einfach Bildfehler oder kleinere Asteroiden und Kometen, die durchs Bild gehuscht sind. Gut, aber wir wollen ja jetzt wirklich Aliens entdecken und da kommt diese Vorhersage des schweizer Forschers Dr. Sascha Quanz von der Eidgenössischen Technischen Hochschule gerade richtig, denn er sagt, dass wir kurz davor sind, Alien-Leben zu finden. 

Meteorit

Auch außerirdisch: Der Eisenmeteorit

Dann hol dir jetzt dieses wunderschöne Exemplar nach Hause

Er setzt das zeitliche Limit bis zum Jahr 2047 – bis dahin sei seiner Meinung nach Alien-Leben entdeckt. Wenn er Recht hat, würden die meisten von uns das also noch mitbekommen. Er sagt: “1995 hat mein Kollege Didier Queloz den ersten Planeten außerhalb des Sonnensystems entdeckt. Heute sind mehr als 5.000 Exoplaneten bekannt, und wir entdecken täglich neue.” Die Anzahl der entdeckten Exoplaneten geht wirklich in einer exponentiellen Geschwindigkeit nach oben. Während in den Anfangsjahren jeder neu entdeckte Planet außerhalb des Sonnensystems eine Sensation war, kommen mittlerweile wirklich täglich News rein wie “Potentielle Exo-Erde in anderem System entdeckt” – sein Argument ist, dass alleine die Statistik gebietet, dass bei dieser zunehmenden Anzahl bald ein Planet dabei sein muss, auf dem wir Anzeichen von Leben aufspüren können. 

Annahme: Teleskop in Chile wird Außerirdische entdecken

Aber interessanterweise denkt er nicht, dass das James-Webb-Teleskop das schaffen wird. In der wissenschaftlichen Community existiert ein wenig Streit darüber, ob James Webb dazu in der Lage ist, kleinere erdähnliche Exoplaneten samt Atmosphärenstruktur ausfindig zu machen. Größere Gasplaneten sind kein Problem, aber da gibt es wohl eher kein Leben. Laut Sascha Quanz wird das Alien-Leben wohl eher mit Teleskopen auf der Erde entdeckt werden. Derzeit wird an einem leistungsstarken Spektrograph und einem kontrastreichen Imager für das Metis-Telekop gearbeitet, das wiederum mit seinem 39-Meter-Spiegel und hochempfindlichen Instrumenten den Grundstein für das „Extremly Large Teleskocope“, kurz ELT, in Chile bildet. Mit diesen Ergänzungen könnte das ELT in der Lage sein, die Atmosphäre von kleineren erdähnlichen Exoplaneten zu analysieren. Außerdem plant die eidgenössische technische Hochschule derzeit gemeinsam mit der ESA das Projekt Large Interferometer for Exoplanets, kurz Life, dessen einziger Zweck es sein soll, Missionen auf die Beine zu stellen, die Exoplanetenatmosphären analysieren soll. Ich empfehle euch übrigens, mal auf die Website des LIFE-Projekts zu gehen, dort kann man sehr schön die typischen Atmosphärenzusammensetzungen von bestimmten von Exoplaneten anschauen. 

Foto des Extremely Large Telescope (ELT) in Chile
Extremely Large Telescope (ELT) in Chile: Findet es bald Aliens?

Unsere technologischen Fortschritte machen also wirklich Hoffnung, dass die Entdeckung von außerirdischem Leben kurz bevor steht. Aber: Vermutlich ist das James-Webb-Teleskop sehr wohl in der Lage, solche Biosignaturen auf anderen Planeten zu entdecken. Es stimmt zwar: James Webb wurde nicht primär für die Suche nach Leben konzipiert, so dass das Teleskop nur die näher gelegenen potenziell bewohnbaren Welten unter die Lupe nehmen kann. Es kann auch nur Veränderungen der atmosphärischen Werte von Kohlendioxid, Methan und Wasserdampf feststellen. Bestimmte Kombinationen dieser Gase können aber auf Leben hindeuten, James Webb ist nur leider nicht in der Lage, das Vorhandensein von ungebundenem Sauerstoff zu erkennen, der das stärkste Signal für Leben wäre. Und bisher hat es nur Gas-Exoplaneten ins Visier genommen. Aber schon sehr bald soll es seine Augen auf den Planeten TRAPPIST-1e richten, einen möglicherweise bewohnbaren Planeten von der Größe der Erde, der nur 39 Lichtjahre von der Erde entfernt ist. Das TRAPPIST-1-System ist vielleicht der vielversprechendste Ort für außerirdisches Leben, den wir kennen. Es enthält sieben erdähnliche Exoplaneten und wenn James Webb hier genauer hinschaut, ist das vermutlich die größte Chance für die Entdeckung von außerirdischem Leben, die es in der Menschheitsgeschichte jemals gab. James Webb ist so leistungsstark, dass es vielleicht sogar Informationen nicht nur über die Atmosphäre von Exoplaneten, sondern sogar über deren Oberfläche gewinnen könnte. Auf der Erde zum Beispiel fangen das Chlorophyll und andere Pigmente, die Pflanzen und Algen für die Photosynthese verwenden, bestimmte Wellenlängen des Lichts ein. Diese Pigmente erzeugen charakteristische Farben, die vor allem mit Hilfe einer empfindlichen Infrarotkamera erkannt werden können. Wie es der Zufall so will, ist James Webb ein Infrarot-Weltraumteleskop. Würde man diese Farbe von der Oberfläche eines fernen Planeten reflektiert sehen, wäre dies ein möglicher Hinweis auf das Vorhandensein von Alien-Chlorophyll.

Ihr wollt mehr über dieses Thema erfahren? Dann schaut direkt mal in das Video von Astro-Tim rein:

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Rover Perseverance: Leben auf dem Mars entdeckt?

Rover Perseverance auf dem Mars

Das könnte die größte Entdeckung der letzten Jahre sein. Der Rover Perseverance hat auf dem Mars organische Moleküle gefunden. Ist das endlich die Entdeckung von außerirdischem Leben, auf die wir schon so lange warten? 

Gab es auf dem Mars einst Leben? Oder existieren dort sogar immer noch außerirdische Lebensformen? Das ist eine der größten Fragen der Weltraumforschung überhaupt und die Chancen dafür standen nie schlecht. Denn, obwohl der Mars heute wie eine verrostete karge Welt wirkt, bietet er auf den zweiten Blick gar nicht so schlechte Grundlagen für Leben. 

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Erst mal: Der Mars ist rot, weil seine Oberfläche weitestgehend verrostet ist. Ihr wisst  bestimmt, dass Rost durch das Zusammenspiel von Metallen mit Wasser entsteht. Es ist unumstritten, dass der Mars früher mal riesige Ozeane, Flüsse und Seen hatte. Vor Milliarden Jahren sah unser Nachbarplanet der heutigen Erde relativ ähnlich. 

Als das Wasser auf dem Mars verschwand

Der Mars verlor dann allerdings seine Atmosphäre, das Wasser verschwand und heute ist er diese rote verrostete Welt. Aber die Nachwirkungen dieser vergangenen Zeit sehen wir überall. Der Rover Perserverance etwa ist in einem ehemaligen See unterwegs, im Jezero Krater. Auf Bilder lässt sich erahnen, dass der Jezero Krater früher mal voll mit Wasser war. Das ist so, als würde in Milliarden Jahren ein außerirdischer Roboter im ausgetrockneten Bodensee rumfahren und dort nach Rückständen von Leben suchen. Und dass es diese Rückstände im Jezero Krater gibt, schien schon immer wahrscheinlich. Das Wasser auf dem Mars ist icht ruckartig verschwunden ist. Der Prozess der Atmosphärenverflüchtigung und des Sublimierens des Wassers dauerte vermutlich sehr lange. In dieser Zeit könnte potentielles Leben auf dem Mars sich auch an die veränderten Umstände angepasst haben und sich vielleicht immer weiter unter die Oberfläche des Planeten zurückgezogen haben. Denn wie wir schon seit Jurassic Park wissen, das Leben findet einen Weg. 

Foto vom Jezero-Krater auf dem Mars
Der Jezero-Krater auf dem Mars (Quelle: NASA_JPL-Caltech)

Bisher stand aber der große Sensationsfund von Perseverance noch aus. Keine Alien-Goldfischskelette im Jezero-Krater oder so – aber jetzt haben wir die Sensation. Es wurde ein Bericht veröffentlicht, der es in sich hat. NASA-Forschungsdirektor Thomas Zurbuchen sagt: “Wir haben den Jezero-Krater für die Erforschung durch ‚Perseverance‘ ausgewählt, weil wir dachten, dort gebe es die beste Chance auf wissenschaftlich exzellente Proben. Jetzt wissen wir, dass wir den Rover an den richtigen Ort geschickt haben.” 

Organisches Material: Mars-Rover untersucht ehemaligen Mars-See

Perservance befindet sich derzeit in einem Delta-Bereich, in dem früher der Jezero-See in einen Fluss überging. Und der Rover untersucht das Sedimentgestein im Delta, das entstand, als Partikel verschiedener Größe sich in der einst nassen Umgebung absetzten. Alleine das ist ja schon unglaublich, wenn man bedenkt, dass wir mittlerweile sicher wissen, dass es früher auf dem Mars diese Delta-Landschaft mit mächtigen Flüssen und Seen gegeben hat. 

Aber jetzt wirds noch unglaublicher: Die Proben, die Perseverance genommen hat, enthalten jede Menge organisches Material. Und zwar die höchste Konzetration von organischem Material, die man bei dieser Mission jemals entdeckt hat. Das wissen wir, da Perservance eingebaute Instrumente hat, mit denen er diese Proben direkt vor Ort untersuchen kann. 

Der Rover Perseverance auf dem Mars
Proben sammeln auf dem Mars: der Rover Perseverance (Quelle: NASA_JPL-Caltech_ASU_MSSS)

Bausteine des Lebens auf dem Mars

Organisches Material ist nicht zwingend gleich Leben. Was man aber sagen kann: Es handelt sich um die Bausteine des Lebens. Die NASA versteht unter dem Begriff „organische Moleküle“ eine Vielzahl von Verbindungen, die hauptsächlich aus Kohlenstoff bestehen und Wasserstoff- und Sauerstoff-Atome enthalten. Auch andere Elemente wie Stickstoff, Schwefel und Phosphor können darin enthalten sein. Diese organischen Verbindungen sind keine Lebensformen, aber soweit wir wissen, ist das genau die Mischung, aus der Leben hervorgeht. Die Wissenschaftlerin Sunanda Sharma sagt: “Ich persönlich finde diese Ergebnisse so bewegend, weil ich das Gefühl habe, dass wir zu einem sehr entscheidenden Zeitpunkt und mit den richtigen Werkzeugen am richtigen Ort sind.” 

Und genau das ist hier der relevante Punkt. Die Anzeichen verdichten sich mehr und mehr. Ausgetrocknetes Flussdelta, Bausteine des Lebens. Also da muss man kein allzu großer Traumtänzer zu sein, um die Chancen für außerirdisches Leben immens hoch einzuschätzen. Zwar haben auch schon andere Mars-Rover wie Curiosity, der den Mars schon seit zehn Jahren untersucht, solche organischen Verbindungen gefunden – aber es ist das erste Mal, dass wir sie in einer Region gefunden haben, in der es nachweislich früher jede Menge Wasser gab. Stellt euch das mal bildlich vor: Das Wasser des Jezero-Sees ist nach dem Verschwinden der Mars-Atmosphäre nach und nach verdunstet und die organischen Verbindungen haben sich daraufhin im ausgestrockneten See-Bett abgelagert. Und woher kommen in einem See diese organischen Verbindungen ursprünglich? So weit wir wissen von Flora und Fauna im Gewässer. Das mit den Mars-Alien-Goldfischen war also vermutlich gar nicht so weit hergeholt.  

Plüsch Saturn

Genauso cool wie der Mars: Der Plüsch-Saturn

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Vom Mars: Organisches Material soll zur Erde kommen

Es ist ein großer Durchbruch und man kann sich sicher sein, dass wir noch jede Menge spektakuläre Funde machen würden, wenn wir im Jezero-Krater etwas tiefer graben würden. Aber auch schon die Proben, die Perserverance jetzt genommen hat, könnten Leben enthalten. Die Fähigkeiten von den eingebauten Instrumenten in Perserverance sind leider begrenzt und es wäre notwendig, diese Proben auf der Erde zu untersuchen. Und genau das hat die NASA vor. Die sogenannte „Mars Sample Return“-Mission soll die von Perseverance eingesammelte Mars-Proben mithilfe zweier kleiner Helikopter-Drohnen einsammeln und zur Erde zurückbringen. Und dann können fleißige Forscher in diesen Proben voller organischem Material nach Alien-Bakterien suchen. Klingt wie Science-Fiction, ist aber Realität. Einziger Wermutstropfen: Die Mars-Sample-Return-Mission wird noch einige Jahre auf sich warten lassen und womöglich erst in den 2030er Jahren erfolgen. 

Darstellung von Mars Sample Return
Mars Sample Return bringt organisches Material zurück (Quelle: NASA_ESA_JPL-Caltech)

Vielleicht müssen wir aber auch nicht so lange warten, denn wer weiß, was Perseverance vor Ort noch entdecken wird, denn die Untersuchungen im Jezero-Delta gehen weiter. Man könnte sagen: Die Schlinge um den finalen Durchbruch zieht sich immer weiter zu. Sunanda Sharma sagt: “Wenn dies eine Schatzsuche nach potenziellen Anzeichen für Leben auf einem anderen Planeten ist, dann ist organische Materie ein Anhaltspunkt. Und wir bekommen immer stärkere Hinweise, während wir uns durch das Delta bewegen.”

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Schwerkraft: Hatte Einstein Unrecht?

Darstellung der Schwerkraft

Sind Einsteins Theorien über die Schwerkraft falsch? Und kommen wir dem Rätsel der Dunklen Energie näher? Forscher haben in einem spektakulären Experiment einen Durchbruch erzielt.

Wie schaffen wir es eigentlich, auf der Erde zu stehen? Ganz einfach: durch Schwerkraft. Diese fundamentale Kraft des Universums ist gar nicht so einfach zu verstehen und gibt Forschern immer wieder erhebliche Rätsel auf. Wir spüren sie permanent, sie hält unsere Erde im Orbit um die Sonne, sie hält die gesamte Galaxis, die Milchstraße, zusammen. Aber was ist Schwerkraft? Wodurch entsteht sie? 

Wird verarbeitet …
Erledigt! Sie sind auf der Liste.

Dunkle Energie: Expansion des Kosmos wird immer schneller

Licht beispielsweise entsteht durch Photonen, winzige Lichtteilchen. Wodurch entsteht aber Schwerkraft? Es verdichten sich zwar die Hinweise, dass das mysteriöse Higgs-Boson das Elementarteilchen der Gravitation sein könnte, aber die komplette Auswirkung der Schwerkraft auf die Raumzeit lässt sich damit noch nicht gänzlich erklären. Das größte Mysterium ist die Beziehung zwischen der Schwerkraft und der Dunklen Energie. Schwerkraft hält die Dinge zusammen. In den kleineren Bereichen des Kosmos ist sie die dominierende Kraft. Unsere Milchstraße etwa ist gravitativ an die Andromeda-Galaxie gebunden, weshalb die beiden Sterneninseln sich aufeinander zubewegen und in ferner Zukunft zu einer Riesengalaxie verschmelzen werden. Aber in den ganz großen Bereichen des Kosmos verliert die Schwerkraft ihre Dominanz, hier übernimmt die Dunkle Energie. 

Nichts verstanden? Was genau nicht?

Die Antwort lässt sich aus dem Tafelbild eigentlich leicht herleiten. Hol dir jetzt das nerdige T-Shirt!

Der Kosmos expandiert – und das schon seit dem Urknall, seit 13,8 Milliarden Jahren. Aber obwohl der Urknall so lange her ist, schwächt sich diese Expansion nicht ab, sondern beschleunigt sich. Der Weltraum wird immer schneller immer größer. Es muss eine mysteriöse Kraft geben, die ihn weiterhin zum wachsen bringt. Da niemand weiß, was das sein könnte, bezeichnet man diese Kraft als Dunkle Energie. 

Das Universum expandiert

Ist die Theorie der Schwerkraft falsch?

Es gibt viele Ideen, was diese Dunkle Energie sein könnte. Eine Art Energiefeld quer durch Zeit und Raum, das einen abstoßenden Druck wie eine Art Antigravitation ausübt. Beweise dafür gibt es nicht. Da drängt sich der Verdacht auf, dass Dunkle Energie vielleicht in der Form gar nicht existiert, sondern mit unserer Theorie der Schwerkraft etwas falsch sein muss. Einige Forscher denken, dass die Schwerkraft sich auf den großen kosmischen Skalen anders verhält als im Kleinen. Während sie hier alles zusammenhält, drückt sie im Großen vielleicht Dinge auseinander. Oder sie hat sich im Laufe der Entwicklung des Kosmos verändert. Vielleicht war sie in den Anfangstagen des Universums stärker und wurde dann schwächer. Eine kontinuierliche Abnahme der Stärke der Gravitation seit einigen Milliarden Jahren würde die stärker werdende Beschleunigung ziemlich gut erklären, oder? 

Solche alternativen Schwerkrafttheorien erfreuen sich großer Beliebtheit und mangels Indizien könnte das genau so gut wahr sein wie die Idee der mit der Gravitation konkurrierenden Dunklen Energie. Einziges Manko: Eine variierende Schwerkraft über die Zeit hinweg stünde im Widerspruch mit Albert Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie. 

Gravitationslinsen: Forscher suchen nach Krümmung in Raumzeit

Ein Forscherteam von der Dark Energy Survey Collaboration hat nun in einem spektakulären Experiment diese alternative Gravitationstheorie auf die Probe gestellt, um das Verhältnis zwischen Schwerkraft und Dunkler Energie zu klären. Sie haben einen der bisher präzisesten Tests von Albert Einsteins Allgemeiner Relativitätstheorie durchgeführt und dabei riesige kosmische Entfernungen betrachtet. Wir reden hier von Entfernungen von bis zu fünf Milliarden Lichtjahren. Mal zum Vergleich: Unsere Milchstraße besitzt einen Durchmesser von nur hund100.000 bis 200.000 Lichtjahren. Auf dieser gigantischen Skala haben die Forscher Galaxien untersucht und subtile Verzerrungen gemessen, die durch die Schwerkraft entstehen, wenn sie die Raumzeit verformt. Stellt euch die Raumzeit wie eine Art für uns unsichtbares Trampolin vor, das durch die Gravitation der Himmelskörper eingedellt wird. Genau nach diesen Raumzeittrampolindellen suchten die Forscher. 

Ein Schwarzes Loch als Gravitationslinse

Den Effekt, den die Forscher sich zunutze machten, nennt man Gravitationslinseneffekt. Bei schweren, uns näher gelegenen Objekten, wie Schwarzen Löchern, innerhalb der Galaxis, ist dieser Effekt relativ stark. Auf den großen kosmischen Skalen, bei weit entfernten Galaxien ist er eher schwach, weshalb man ihn in diesem Fall als schwache Gravitationslinse bezeichnet. Durch das Ausfindigmachen dieser schwachen Gravitationslinsen konnten die Dark Energy Survey Wissenschaftler die Effekte der Schwerkraft großflächig sogar in der Vergangenheit bestimmen, denn jeder Blick in den Weltraum ist ein Blick in der Zeit zurück. Wir sehen die Objekte so, wie sie aussahen, als das Licht sich auf den Weg gemacht hat. Milliarden Lichtjahre entfernte Galaxien sehen wir also weit, weit in der Vergangenheit. 

Gravitation im Universum gleich stark; Dunkle Energie existiert wahrscheinlich

Die Forscher untersuchten knapp 100 Millionen Galaxien in unterschiedlichen Entfernungen nach Hinweisen, dass die Schwerkraft an irgendeinem Zeitpunkt des Kosmos schwankte. Und was haben sie entdeckt? Nichts. Keine Abweichung. Die Gravitation war während der gesamten Geschichte des Universums gleich stark. Tatsächlich verhalten sich die untersuchten Galaxien, von denen die ältesten Milliarden Jahre alt sind, genau so, wie es Einsteins Theorie es vorhersagt. Albert Einstein hat also mal wieder komplett Recht behalten.

Viele Gravitationslinsen auf einem Bild

Dennoch haben die Forscher etwas entdeckt. Und zwar, dass die alternativen Theorien der Gravitation wahrscheinlich nicht korrekt sind und dass Dunkle Energie wahrscheinlich existiert. Denn, wenn nicht die Gravitation selbst für die beschleunigte Expansion des Kosmos verantwortlich ist, dann wohl eben doch die ominöse Dunkle Energie. Was uns wieder mit der Frage zurücklässt: Was ist Dunkle Energie? Und ein paar letzte Zweifel an Einsteins Gravitationstheorie sind dennoch erlaubt. Die beteiligte Forscherin Agnès Ferté sagt: “Es gibt immer noch Raum, um Einsteins Gravitationstheorie in Frage zu stellen, da die Messungen immer präziser werden. Wir haben noch so viel zu tun, bevor wir für Euclid und Roman bereit sind. Deshalb ist es wichtig, dass wir weiterhin mit Wissenschaftlern auf der ganzen Welt an diesem Problem zusammenarbeiten.” Mit Euklid und Roman meint sie zwei geplante Weltraumteleskope, die uns den Antworten auf diese große Fragen erheblich näher bringen werden. Das Weltraumteleskop Euclid der ESA, das 2023 ins All starten soll, ist komplett auf die Suche nach Dunkler Energie ausgerichtet. Das Nancy Grace Roman Teleskop wird wie James Webb ein Infrarot-Weltraumteleskop sein, aber mehr auf den Blick auf die ganz großen kosmischen Skalen ausgelegt sein, während James Webb eher Einzelobjekte ins Visier nehmen kann. Nancy Grace Roman wird also dafür prädestiniert sein, die Zusammenhänge in Bereichen von Milliarden Lichtjahren genauer zu beleuchten. Es wird allerdings frühestens im Jahre 2026 starten. 

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