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)
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))
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))
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.
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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.
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
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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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 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)
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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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.
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: 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.
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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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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))
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)
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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Was sind die größten Gefahren in unserem Universum? Tim hat sich darüber mit der KI ChatGPT unterhalten. Was findet ChatGPT wohl gefährlicher: Sonnenstürme oder Außerirdische?
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Tim: Hi! Ich würde gerne ein Interview mit dir über die größten Gefahren aus dem Weltraum führen! Hast du Lust?
ChatGPT: Hallo! Ja, ich würde gerne Ihre Fragen zu den größten Gefahren aus dem Weltraum beantworten. Fragen Sie einfach los!
Super! Dann frage ich direkt mal: Was ist aus deiner Sicht die größte Gefahr für die Erde aus dem Weltraum?
ChatGPT: Es gibt verschiedene potenzielle Gefahren aus dem Weltraum, aber aus meiner Sicht ist die größte Gefahr für die Erde der Einschlag eines großen Asteroiden oder Kometen. Solche Objekte haben in der Vergangenheit bereits mehrmals auf der Erde eingeschlagen und dabei katastrophale Auswirkungen verursacht, wie zum Beispiel das Aussterben der Dinosaurier vor etwa 66 Millionen Jahren.
Ein weiterer möglicher Risikofaktor aus dem Weltraum ist der Ausbruch von Sonnenstürmen, die bei einem hohen Grad an Aktivität enorme Mengen an energiereicher Strahlung und Teilchen freisetzen können, die die Elektronik auf der Erde stören oder beschädigen können. Solche Ereignisse könnten auch Satelliten und Infrastrukturen im Weltraum beeinträchtigen.
Zusätzlich gibt es noch andere potenzielle Gefahren, wie zum Beispiel die Möglichkeit einer Supernova-Explosion in der Nähe unseres Sonnensystems, aber diese sind sehr selten und unwahrscheinlich.
Die NASA will die Gefahr durch potentielle Einschläge von Asteroiden oder Kometen im Rahmen des DART-Programms (Double Asteroid Redirection Test) minimieren und es ist ja sogar schon gelungen, eine Sonde auf dem Asteroidenmond Dimorphos einschlagen zu lassen. Ist dadurch die Gefahr durch einen Asteroideneinschlag gesunken, weil die NASA dies in Zukunft wird verhindern können?
ChatGPT: Das DART-Programm der NASA ist ein vielversprechender Ansatz, um die Gefahr eines potenziellen Asteroideneinschlags zu minimieren. Der Test, bei dem eine Sonde auf den Asteroidenmond Dimorphos einschlagen wird, soll zeigen, ob es möglich ist, einen Asteroiden durch eine Kollision von seinem Kurs abzulenken und somit eine drohende Kollision mit der Erde zu verhindern.
Allerdings ist es wichtig zu betonen, dass das DART-Programm und ähnliche Technologien noch in der Entwicklungsphase sind und es noch viele technische und logistische Herausforderungen zu bewältigen gibt. Es bleibt auch unklar, wie effektiv diese Technologie bei der Abwehr von großen Asteroiden oder Kometen sein wird. Daher ist es weiterhin wichtig, das Risiko von Asteroideneinschlägen im Auge zu behalten und kontinuierlich zu überwachen, um im Ernstfall schnell und effektiv reagieren zu können. Eine Kollision mit einem großen Asteroiden oder Kometen wäre eine Katastrophe für die Menschheit, daher ist es wichtig, weiterhin in die Erforschung von Technologien zur Abwehr von Asteroiden und Kometen zu investieren.
Du hast als Gefahrenquelle auch Sonnenstürme genannt. Worin besteht hierbei die genaue Gefahr für die Erde und die Menschheit?
ChatGPT: Sonnenstürme sind plötzliche und starke Ausbrüche von energiereicher Strahlung und Teilchen, die von der Sonne ausgestoßen werden. Diese Strahlung kann die Elektronik auf der Erde beeinträchtigen und in manchen Fällen sogar komplett zerstören, was zu erheblichen wirtschaftlichen Schäden führen kann. Ein starker Sonnensturm kann auch die menschliche Gesundheit gefährden. Astronauten, die sich im Weltraum aufhalten, sind einer erhöhten Strahlung ausgesetzt, die das Risiko von Krebs und anderen gesundheitlichen Problemen erhöhen kann. Auch auf der Erde kann ein starker Sonnensturm die Gesundheit gefährden, indem er die magnetischen Felder der Erde stört und dadurch Stromausfälle und Störungen in der Kommunikationstechnologie verursacht.
Ein weiteres mögliches Szenario ist ein Sonnensturm, der die Infrastruktur des Stromnetzes zerstört und so einen landesweiten Stromausfall verursacht. Dies könnte zu einer sehr ernsten Situation führen, da es Wochen oder sogar Monate dauern könnte, um das Netz wiederherzustellen und in der Zwischenzeit könnte es zu einem Mangel an Nahrungsmitteln, Wasser und Medizin kommen. Daher ist es wichtig, die Aktivität der Sonne und die Möglichkeit von Sonnenstürmen kontinuierlich zu überwachen und sich auf die möglichen Auswirkungen vorzubereiten, um im Falle eines Ausbruchs schnell und effektiv reagieren zu können.
Bei einem solchen Ausfall des Stromnetzes würden dann wohl auch deine Server ausfallen, oder?
ChatGPT: und Server betreffen, die für meinen Betrieb und den Betrieb anderer Online-Dienste benötigt werden. Wenn es zu einem landesweiten Stromausfall käme, könnte dies zu erheblichen Störungen in der digitalen Infrastruktur führen und den Zugang zu wichtigen Informationen und Diensten einschränken. Allerdings gibt es auch Maßnahmen, um sich auf solche Szenarien vorzubereiten und die Auswirkungen auf die digitale Infrastruktur zu minimieren. Zum Beispiel könnten wichtige Server und Rechenzentren mit Backup-Generatoren ausgestattet werden, um den Betrieb auch bei einem Stromausfall aufrechtzuerhalten. Es ist auch möglich, Daten und Anwendungen in redundante Systeme zu spiegeln, um sicherzustellen, dass sie im Falle eines Ausfalls an einem Standort verfügbar bleiben.
Dennoch wäre ein landesweiter Stromausfall eine sehr ernste Situation, die weitreichende Auswirkungen hätte und die gesamte Gesellschaft betreffen würde. Es ist daher wichtig, weiterhin in die Erforschung von Technologien zu investieren, um die Zuverlässigkeit der digitalen Infrastruktur zu erhöhen und die Abhängigkeit von Stromversorgung zu reduzieren.
Hoffen wir mal, dass es nicht so weit kommt… eine Frage zu den Supernova-Explosionen, die du erwähnt hast. Solche Supernovae geschehen ja immer in Distanz von vielen Lichtjahren zur Erde. Inwiefern kann uns dies trotzdem gefährlich werden?
ChatGPT: Das ist richtig, Supernova-Explosionen ereignen sich normalerweise in großen Entfernungen von der Erde. Selbst wenn eine Supernova in unserer Galaxie stattfindet, kann sie immer noch Tausende von Lichtjahren entfernt sein. Obwohl eine Supernova in großer Entfernung von der Erde stattfinden kann, kann sie immer noch gefährliche Auswirkungen auf unsere Planeten haben. Eine der größten Gefahren ist die Strahlung, die von einer Supernova ausgeht. Eine solche Strahlung kann eine große Menge an energiereicher Teilchen erzeugen, die sich mit großer Geschwindigkeit durch den Weltraum bewegen und die Erde erreichen können. Diese Strahlung kann die Atmosphäre der Erde ionisieren und dadurch die Radio- und Kommunikationsverbindungen stören oder sogar unterbrechen. Eine Supernova-Explosion in relativer Nähe zur Erde könnte auch Auswirkungen auf das Klima der Erde haben, indem sie das Magnetfeld und den Schutzschild der Erde schwächt und dadurch den Einfluss der kosmischen Strahlung auf die Erdatmosphäre erhöht.
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Eine Supernova-Explosion könnte auch eine enorme Menge an interstellarem Staub und Gas freisetzen, die sich durch den Weltraum ausbreiten und schließlich in unser Sonnensystem eindringen könnte. Wenn dieser Staub und Gas auf die Erdatmosphäre trifft, könnte dies Auswirkungen auf das Klima und die Umwelt haben. Obwohl die Wahrscheinlichkeit einer solchen Bedrohung gering ist, ist es wichtig, die Supernova-Aktivität in unserer Galaxie zu überwachen und uns auf mögliche Auswirkungen vorzubereiten, um die Risiken für die Erde und die Menschheit zu minimieren.
Einige Leute denken, dass auch außerirdische Lebensformen eine Gefahr für die Menschheit darstellen könnten. Ist es realistisch, dass Aliens die Erde erreichen?
ChatGPT: Es gibt keine wissenschaftlichen Beweise dafür, dass Außerirdische die Erde besucht haben oder uns in naher Zukunft besuchen werden. Es gibt jedoch einige Theorien, die besagen, dass das Universum möglicherweise voller Leben ist, und dass es außerirdische Zivilisationen geben könnte, die in der Lage sind, interstellare Reisen zu unternehmen. Selbst wenn es tatsächlich intelligente außerirdische Zivilisationen gibt, ist es jedoch unwahrscheinlich, dass sie eine Bedrohung für die Menschheit darstellen würden. Die Entfernungen zwischen den Sternen sind so groß, dass interstellare Reisen mit heutiger Technologie unmöglich sind. Selbst wenn es Zivilisationen gibt, die fortschrittlichere Technologien besitzen, müssten sie immer noch mit den Herausforderungen der interstellaren Navigation, der Überwindung von Gravitationskräften und anderen physikalischen Hindernissen kämpfen. Darüber hinaus gibt es keine Beweise dafür, dass Außerirdische feindselig gegenüber anderen Zivilisationen sind. Wir können nicht ausschließen, dass es aggressive außerirdische Zivilisationen gibt, aber es gibt auch keine Hinweise darauf. Es ist auch möglich, dass Außerirdische friedlich und kooperativ sind und dass sie uns helfen könnten, unsere eigenen Herausforderungen zu bewältigen.
Insgesamt ist die Möglichkeit, dass Außerirdische eine Gefahr für die Menschheit darstellen, äußerst gering. Wenn es tatsächlich intelligente außerirdische Zivilisationen gibt, ist es wahrscheinlicher, dass sie uns unbekannt sind und dass wir in der Lage sein werden, in friedlicher Koexistenz mit ihnen zu leben, wenn und falls wir sie treffen.
Immer wieder liest man auch von Schwarzen Löchern in der Nähe der Erde. Unter anderem halten einige Forscher marodierende Schwarzer Löcher oder “Rogue Black Holes” für möglich. Könnte sowas potentiell eine Gefahr für die Erde darstellen oder ist das eher unwahrscheinlich?
ChatGPT: Die Möglichkeit, dass ein Schwarzes Loch in der Nähe der Erde existiert oder sich in der Zukunft der Erde nähert, ist äußerst gering. Schwarze Löcher sind das Ergebnis des Kollapses von extrem massereichen Sternen und befinden sich normalerweise in großer Entfernung von der Erde. Die nächstgelegenen bekannten Schwarzen Löcher sind mehrere tausend Lichtjahre entfernt.
Es ist theoretisch möglich, dass ein Schwarzes Loch durch eine Gravitationsstörung oder einen anderen kosmischen Mechanismus in die Nähe der Erde gezogen wird. Ein solches Szenario ist jedoch äußerst unwahrscheinlich und es gibt keine Beweise dafür, dass es jemals passiert ist oder passieren wird.
Marodierende Schwarze Löcher, die frei im Weltraum umherwandern, sind ebenfalls äußerst unwahrscheinlich. Schwarze Löcher entstehen in der Regel im Zentrum von Galaxien und sind an die Schwerkraft der Galaxie gebunden. Es gibt jedoch Theorien, dass in seltenen Fällen Schwarze Löcher aus Galaxien herauskatapultiert werden können, wenn zwei Galaxien kollidieren oder verschmelzen. Selbst in diesem Fall wäre es äußerst unwahrscheinlich, dass ein marodierendes Schwarzes Loch die Erde in absehbarer Zeit erreicht.
Insgesamt ist es unwahrscheinlich, dass Schwarze Löcher in der Nähe der Erde eine Gefahr darstellen. Die Schwerkraft eines Schwarzen Lochs würde die Erde nur beeinflussen, wenn es sehr nahe käme, was äußerst unwahrscheinlich ist.
Alles klar! Kannst du die besprochenen Gefahren aus dem Weltraum in einer Liste aufzählen? Beginne mit der größten Gefahr und beende die Liste mit der kleinsten kosmischen Gefahr.
ChatGPT: Gerne! Hier sind die besprochenen Gefahren aus dem Weltraum in absteigender Reihenfolge ihrer potenziellen Bedrohung für die Erde und die Menschheit: Ein großer Asteroideneinschlag oder Kometeneinschlag Eine starke Sonneneruption oder Sonnensturm Eine Gammastrahlenexplosion in unserer Galaxie Eine Supernova in unserer Galaxie Eine Invasion durch außerirdische Lebensformen (eher hypothetisch) Ein Schwarzes Loch in der Nähe der Erde (sehr unwahrscheinlich) Es ist wichtig zu beachten, dass alle diese Bedrohungen relativ selten sind und dass wir Menschen in der Lage sind, uns vor einigen dieser Risiken zu schützen.
Und noch eine letzte Frage: Kennst du ein motivierendes Zitat eines Wissenschaftlers oder Entdeckers bezüglich der Erforschung des Weltraums?
ChatGPT: Ja, ein sehr bekanntes motivierendes Zitat über die Erforschung des Weltraums stammt von Neil Armstrong, dem ersten Menschen, der den Mond betreten hat: “Ein kleiner Schritt für einen Menschen, aber ein riesiger Sprung für die Menschheit.” Dieses Zitat betont die Bedeutung der Erforschung des Weltraums für die Menschheit und zeigt, dass selbst kleine Schritte in der Raumfahrt große Auswirkungen auf unsere Gesellschaft haben können.
Vielen Dank für das Interview!
ChatGPT: Sehr gerne, es hat mir viel Spaß gemacht, Ihre Fragen zu beantworten! Wenn Sie weitere Fragen haben, stehe ich Ihnen gerne zur Verfügung.
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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.
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.
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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Haltet euch fest: Der Erdkern pausierte und ändert nun seine Richtung. Wie es dazu kommen konnte, ob es Gefahr für uns bedeutet und ob das vielleicht sogar etwas mit dem Polsprung zu tun hat.
Nicht nur da oben im Weltraum, sondern auch unter uns befindet sich eine geheimnisvolle Welt, über die wir noch sehr wenig wissen: Das Innere unserer Erde, der Erdkruste, dem Erdmantel und dem Erdkern. Der Erdkern ist etwa so groß wie der Pluto. Wir sprechen also über ein gigantisches, unerforschtes Reich der Tiefe.
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Da könnte man sich jetzt wundern und fragen: Warum ist der Erdkern denn so unerforscht, er ist doch in unserer Nähe, Teil unseres Planeten. Das stimmt, aber wir kommen trotzdem nicht hin und können ihn daher allenfalls indirekt erforschen. Das tiefste Loch, das man jemals gebohrt hat, war die Kola-Bohrung in der Sowjetunion, die im Jahre 1970 begann und bei der man eine Tiefe, beziehungsweise der Fachbegriff bei Bohrungen ist “Teufe”, von stolzen 12262 Metern erreichte. Das ist eine beachtliche Leistung, aber leider immer noch sehr weit weg vom Erdkern. Der beginnt in einer Tiefe von 2900 Kilometern. Die Kola-Bohrung hätte also mehr als 200 mal tiefer gehen müssen, um ihn zu erreichen.
Öffnung der Kola-Bohrung
Erdkern dreht sich nicht mehr
Man kann sich nicht zum Erdkern durch graben und ihn erforschen. Nur indirekt können wir ihn erforschen. Und dabei helfen uns vor allem seismische Wellen, wie sie bei Erdbeben ausgelöst werden. Die bewegen sich durch die verschiedenen Schichten der Erde. Durch die Analyse der Wellen können Geophysiker Rückschlüsse auf die Beschaffenheit der verschiedenen Erdschichten ziehen. Und eine Untersuchung solcher seismischer Wellen haben chinesische Forscher in den vergangenen Jahren durchgeführt. Sie kamen zu dem ebenso deutlichen wie erschreckenden Ergebnis: Der Erdkern hat aufgehört sich zu drehen.
Wie kamen die Forscher denn nun zu ihrer erschreckenden Erkenntnis über den Erdkern? Zunächst geht es um den inneren Erdkern, der aus festem Eisen besteht. Um ihn herum liegt der flüssige äußere Erdkern. Wir können uns den inneren Erdkern also wie eine Art Schokokugel umgeben von Vanillepudding vorstellen. Und nach jahrzehntelanger seismischer Forschung sind Geologen zu der Überzeugung gelangt, dass der innere Kern oszilliert, sich also über einen bestimmten Zeitraum in bestimmte Richtungen dreht. Die Forscher von der Uni Peking untersuchten seismische Daten aus den 1990er und 2000er Jahren, die von Erdbebenpaaren stammen. Erdbebenpaare nennt man auch seismische Dubletten – also zwei Erdbeben, die fast dieselbe Stärke am selben Ort zu unterschiedlicher Zeit hatten.
Seismische Dubletten gleichen sich in Stärke und Ort. Wenn die Analyse ergibt, dass die seismischen Wellen der beiden Erdbeben sich trotzdem unterscheiden, dann muss die Ursache tiefer liegen, wesentlich tiefer. Im Inneren der Erde. Und die Forscher stellten fest, dass bei seismischen Dubletten zwischen 1995 und 2008 die seismischen Wellen erheblich voneinander abwichen – zwischen 2009 und 2020 gab es jedoch eine große Übereinstimmung bei den Erdbebenpaaren. Irgendwann um 2009 herum muss sich also etwas geändert haben und das ist höchstwahrscheinlich das Stoppen der Bewegung des Erdkerns. Der innere Erdkern rotierte wohl seit den frühen 1970ern in Richtung Osten – und zwar schneller als die Erde. Etwa 2009 pausierte diese Rotation und kehrt nun ihre Richtung um. Insgesamt deutet dies wohl auf einen rund 70-jährigen Bewegungsrythmus des Erdkerns hin, den die Forscher als Superrotation bezeichnen.
Erdkern rotiert nicht mehr – gefährlich?
Jetzt stellt sich natürlich die Frage: Ist das gefährlich für uns? Ein paar Auswirkungen könnte es schon haben. Der beteiligte Forscher Xiaodon Song sagt: “Wenn das Oszillationsmodell korrekt ist, erwarten wir, dass der innere Kern bis Mitte der 2040er Jahre langsamer rotieren wird als die Oberfläche der Erde.” Das Ganze beeinflusst sogar die Länge der Tage, also der Dauer der Eigenrotationsbewegung unseres Planeten. Die Tage auf der Erde werden 0,01 Millisekunden kürzer, wenn der innere Erdkern in westlicher Richtung rotiert. Bewegt er sich dagegen nach Osten – die Richtung, in die auch die Erde rotiert – wird ein Tag um 0,12 Millisekunden länger.
Das sind minimale Effekte, die für uns nicht wahrnehmbar sind. Wesentlich wahrnehmbarer ist das Erdmagnetfeld, das als Schutzmechanismus gegen die energiereiche Strahlung der Sonne fungiert und das durch Prozesse im Erdkern überhaupt erst entsteht. Könnte das Langsamerwerden des Erdkerns das Magnetfeld gefährden und vielleicht sogar einen Polsprung herbeiführen, von dem in letzer Zeit oft die Rede ist? Da müssen wir zwischen innerem und äußerem Erdkern unterscheiden, denn das Magnetfeld wird durch Prozesse im flüssigen äußeren Erdkern gebildet; gestoppt hat aber der feste innere Erdkern. Der Seismologe Jon Vidale sagt: “Einige Leute argumentieren, dass das Vorhandensein des inneren Kerns die Umkehrung des Magnetfelds erschwert; man weiß, dass das Magnetfeld alle paar Millionen Jahre die Polarität wechselt. Aber das hat keinen Einfluss auf diese jährliche Bewegung des inneren Kerns.”
Innerer Erdkern stabilisiert die magnetischen Pole
Anders gesagt: Dass es den inneren Eisenkern unseres Planeten gibt, stabilisiert die magnetischen Pole, aber seine Drehbewegung hat nichts mit der Umkehrung des magnetischen Nord- und Südpols zu tun. Das Anhalten des Erdkerns wird uns nicht unmittelbar einen apokalyptischen Polsprung bescheren, was gut ist, weil das unsere gesamte Technik und Stromversorgung lahmlegen würde.
Aufbau des Erdinneren
Dieser 70-jährige Oszillationzyklus scheint sich auch auf andere Erdschichten auszuwirken und entsteht wohl aus einem Wechselspiel zwischen magnetischen Prozessen und der Schwerkraft des Erdmantels. Was super interessant ist: Dieser 70-Jahre-Rhythmus findet sich auch in vielen anderen irdischen Prozessen wieder, allen voran im Erdklima. Auch die globalen Mitteltemperaturen und die Meeresspiegel zeigen subtile Schwankungen im Takt von rund 70 Jahren. Unglaublich, oder? In der Forschungsarbeit heißt es: “Diese Periodizität von 60 oder 70 Jahren scheint demnach auf ein resonantes System hinzuweisen. Damit könnten unsere Erkenntnisse auf dynamische Wechselwirkungen zwischen den tiefsten und höchsten Schichten des Erdsystems hindeuten.”
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Uns steht eine globale Eiszeit bevor und schuld daran sind die Milanković-Zyklen. Was es mit diesem mysteriösen Vorgang auf sich hat, warum er schon seit jeher das Schicksal des Planeten bestimmt und wann uns die Eiszeit erwartet.
Winter is coming… und damit meine ich nicht die nächste Staffel von Game of Thrones. Nein, der Grund für die nächste Eiszeit sind die sogenannten Milanković-Zyklen. Um dieses Phänomen zu verstehen, klären wir zunächst, wie überhaupt die Jahreszeiten entstehen.
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So entstehen Jahreszeiten
Die Erde rotiert auf ihrer Bahn um die Sonne. Ihre Achse ist aber nicht senkrecht zur Bahn. Die Erdachse ist geneigt: um knapp 23,5 Grad. Dadurch ist ein Teil der Erde der Sonne mehr zu- und der andere Teil mehr weggeneigt. Durch diesen unterschiedlichen Einfallswinkel des Sonnenlichts entstehen die Jahreszeiten. Das erklärt auch, weshalb es in der Äquatorgegend keine ausgeprägten Winter oder Sommer gibt; hier ist der Einfall des Sonnenlichts immer gleichmäßig.
In den meisten Darstellungen bleibt es bei dieser einen Bewegung unserer Erde um die Sonne. Aber das ist unvollständig, denn in unserem Sonnensystem gibt es noch viel mehr Himmelskörper, die alle aufeinander wirken. Obwohl die Sonne zwar 99 Prozent der Masse des Sonnensystems ausmacht und damit definitiv der stärkste gravitative Einfluss ist, wirkt auch die Schwerkraft der anderen Objekte auf uns. Genau wie nicht nur die Erde euch anzieht, sondern Ihr auch die Erde.
Was sind Milanković-Zyklen?
Auch viele andere Objekte beeinflussen die Erde. Der Mond etwa, aber auch der Jupiter, der schwerste Planet, der Saturn und in wesentlich geringerem Ausmaße auch die anderen Planeten. Unser Sonnensystem ist ein sich fein abgestimmtes System, wie eine Art kosmisches Uhrwerk. Alle ziehen und zerren aneinander, was Auswirkungen auf unsere Erde hat – genau genommen auf die Neigung der Erdachse, auf die genaue Form unseres Orbits und auf die Ekliptikebene, die Ebene der Umlaufbahnen der Planeten.
All diese Faktoren unterliegen durch die physikalischen Einflüsse innerhalb des Sonnensystems komplizierten, aber regelmäßigen Zyklen und das sind die Milanković-Zyklen. Als erster erkannte dies der serbische Mathematiker und Geowissenschaftler Milutin Milanković in den 1920er Jahren. Er entdeckte diese astronomische Zyklen, die unseren Planeten und das Klima massiv beeinflussen. Trotz dieser immensen Wichtigkeit dürfte der Normalbürger noch nie von den Milanković-Zyklen gehört haben.
Milanković-Zyklen: Verschiedene Zyklen bestimmen unser Klima
Der elliptische Zyklus
Der vielleicht wichtigste Milanković-Zyklus ist der elliptische Zyklus. Über einen Zeitraum von 100.000 Jahren wird der Orbit der Erde um die Sonne mal weniger und dann wieder stärker elliptisch. Logischerweise ist die Temperatur auf der Erde konstanter, je weniger elliptisch ihr Orbit ist. Wird der Orbit eierförmiger, gibt es heftige Temperaturschwankungen und die Maximaltemperaturen werden extremer. Es wirkt etwas verwirrend, aber den sonnennächsten Punkt, das sogenannte Perihel, erreicht die Erde jeweils am 3. Januar, den sonnenfernsten Punkt, das Aphel, am 4. Juli. Im Nordhalbkugel-Winter ist die Erde am nächsten an der Sonne dran, was unsere Winter etwas angenehmer macht und unsere Sommer etwas milder. Auf der Südhalbkugel ist das Gegenteil der Fall: Sommer sind tendenziell besonders heiß und Winter tendenziell besonders kalt. Und das obwohl wir gerade in einer kreisförmigen Phase des elliptischen Milankovitch-Zyklus leben. Wenn in den nächsten 10.000 Jahren der Erdorbit elliptischer wird, dann werden sich diese Jahreszeiten-Tendenzen verstärken; Winter und Sommer auf der Südhalbkugel werden extremere Ausmaße erreichen, während auf der Nordhalbkugel die Sommer noch milder und die Winter noch angenehmer. Wir auf der Nordhalbkugel sind also absolute Profiteure des elliptischen Milanković-Zyklus.
Milanković-Zyklen: Orbitveränderungen
Noch mehr Milanković-Zyklen: der Präzessions-Zyklus
Aber so einfach ist die ganze Sache nicht, es gibt ja noch mehr Milanković-Zyklen, zum Beispiel den präzessionellen Zyklus, der die Neigung unserer Erdachse beeinflusst. Wir haben eben festgestellt, dass die Erdachse um 23,5 Grad geneigt ist, wodurch die Jahreszeiten entstehen. Die Erdachse bewegt sich aber; sie pendelt hin und her. Im Rahmen des Präzessions-Zyklus vollzieht die Erdachse eine Art Kreisbewegung und das dauert jeweils 26.000 Jahre. Deswegen ist auch der Polarstern nicht immer der Polarstern. Vor einigen tausend Jahren hat die Erdachse noch ganz woanders hingezeigt. Wir haben also nicht nur ein Nordhalbkugel-Privileg, wir haben auch ein Polarstern-Privileg, denn wir leben exakt in der Zeit, in der die Erdachse auf diesen Stern zeigt – übrigens auch nur auf der Nordhalbkugel.
Aber ruht euch nicht auf eurem Privileg aus, denn durch den Präzessions-Zyklus wird sich das Neigungsverhalten der Erde genau ins Gegenteil verkehren. In knapp 13.000 Jahren werden wir im Januar Sommer haben und in Australien kann man im Dezember endlich mal weiße Weihnachten feiern. Und dann sind wir diejenigen, die von den extremeren Jahreszeiten durch den elliptischen Zyklus leiden.
Milanković-Zyklen führt zu Eiszeiten
Es gibt noch viele andere Milanković-Zyklen, einige weniger folgenreich, einige mehr. Und das Zusammenspiel all dieser Zyklen führt zu: Eiszeiten. Einige der Milanković-Zyklen passen zeitlich perfekt zu den Eiszeiten in der Erdgeschichte. Zum Beispiel ein Zyklus, im Rahmen dessen im Laufe von 100.000 Jahren die Bahnebene der Erde um die Sonne im Vergleich zum Sonnenäquator steigt und sinkt. Inwiefern das Eiszeiten auslösen kann, ist noch nicht ganz bekannt, aber es passt zeitlich so perfekt, dass Wissenschaftler davon überzeugt sind, dass ein Zusammenhang besteht.
Eine Theorie besagt, dass sich die Erde auf ihrer steileren Bahn um die Sonne durch eine kosmische Staubwolke bewegt, die einen Teil des Sonnenlichts abblockt und so zu geringeren Durchschnittstemperaturen führt. Heißt, dass es nur eine Frage der Zeit ist, bis die Erde im Rahmen dieses Milanković-Zyklus ihre Bahnebene verändert, die Durchschnittstemperaturen sinken und uns eine Eiszeit erwartet.
Veränderung des orbitalen Neigungswinkel im Rahmen des Milankovic-Zyklus
Eisig: der axiale Zyklus
Hier kommt noch ein letzter Milanković-Zyklus und der wird uns mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit die Eiszeit bescheren: der axiale Zyklus. Wir haben schon erfahren, dass der Präzessions-Zyklus dazu führt, dass die Erdachse kreisförmig wandert, der axiale Zyklus führt dazu, dass Ihr Neigungswinkel sich verändert. Die 23,5 Grad, von denen wir eben gehört haben, sind nicht in Stein gemeißelt. Während des axialen Milanković-Zyklus, der 41.000 Jahre dauert, variiert der Neigungswinkel der Erdachse zwischen 22,1 und 24,5 Grad. Wir befinden uns derzeit in dem Teil des Zyklus, in dem der Neigungswinkel abnimmt. Müsste das dann nicht dazu führen, dass Jahreszeiten weniger extrem werden und wir uns von einer Eiszeit wegbewegen?
Milanković-Zyklen: Neigung der Erdachse
Nein. Denn bei geringerer Erdachsenneigung werden die Sommer milder, immerhin zeigt jetzt kein Teil der Erde mehr extrem zur Sonne. Das Eis des Winters taut dann im Sommer kaum noch ab und wird ein permanenter Teil der Landschaft. Die Folge: Riesige Teile der Erde werden vereisen. Je mehr Eis sich auf der Erdoberfläche befindet, desto mehr Sonnenlicht wird nicht mehr absorbiert, sondern zurück in den Weltraum reflektiert. Ein sich verstärkender Prozess, der dann schließlich zu einer Eiszeit führt.
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Interglaziales Holozän: Wir leben bald in einer Eiszeit
Wir leben gerade in einer kurzen Warmzeit, auch bekannt als Interglaziales Holozän, eine kurze Ausnahmezeit mit mildem Klima, die vor knapp 12.000 Jahren begann. Das ist eine kurze Anomalie innerhalb einer größeren Eiszeit, in der wir eigentlich sind. Und dank der Milanković-Zyklen wird diese Anomalie bald ein Ende finden und die eigentlich gerade herrschende Eiszeit wird wieder überhand nehmen. Winter is coming.
Das könnte allerdings noch einige Jahrtausende dauern, was in geologischer und kosmischer Sicht nicht lang ist. Natürlich dürfen wir nicht außer Acht lassen, dass auch menschliche Aktivitäten Auswirkungen auf das Klima haben. Wie das Verhältnis vom anthropogenen Treibhauseffekt und den Milanković-Zyklen ist – da stehen wir noch ganz am Anfang der Forschung. Dieses Thema ist unglaublich faszinierend und es zeigt mal wieder, wie sehr unser Leben aus dem Weltraum bestimmt wird und wie wenig wir darüber wissen.
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Könnte unser Universum einfach nur ein Atom sein? Die spannende Antwort darauf erhaltet ihr in diesem Beitrag.
Alle Menschen bestehen aus Atomen. Ein Atom ist der Grundbaustein der Materie. Alle festen, flüssigen oder gasförmigen Stoffe bestehen aus ihnen. Chemische Elemente etwa unterscheiden sich voneinander im Aufbau ihrer jeweiligen Atome. Der Name Atom kommt vom altgriechischen átomos und bedeutet “unteilbar” – das hat sich als nicht ganz richtig herausgestellt, denn wie Forscher im 20. Jahrhundert herausgefunden habe, kann man Atome teilen.
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Dass Atome unteilbar sind, stimmt auch deswegen nicht, weil wir mittlerweile wissen, dass sie aus mehreren Einzelteilen bestehen: einem Atomkern und einer Atomhülle. Der Atomkern wiederum besteht aus positiv geladenen Protonen und einer Anzahl von etwa gleich schweren, elektrisch neutralen Neutronen. Und selbst die lassen sich noch weiter in kleinere Teilchen stückeln, in sogenannte Quarks. Warum ist das so, warum gibt es Atome und Quarks? Einige Leute sagen, dass Gott hat die Quarks geschaffen hat. Aber woraus besteht Gott? Müsste der nicht auch aus Quarks bestehen?
Alles besteht aus Quarks
Die Pixel unserer Simulation
Andere sagen, dass unser Kosmos nur eine Simulation ist und wenn wir den Mikrokosmos erforschen, untersuchen wir die Pixel unserer Simulation. Gut möglich, aber dann stellt sich wiederum die Frage: Woraus besteht die reale Welt außerhalb der Simulation? Ein Lösungsansatz könnte sein: Unser Universum ist ein Atom.
Das Universum als kleine Einheit in einer noch größeren darüber liegenden Welt. Was spräche dafür? Zunächst, dass die Ähnlichkeiten zwischen Mikro- und Makrokosmos schon beachtlich sind. Erinnert euch ein Atom nicht auch an eine Art Sonnensystem? Die Elektronen, die sich in Schalen um den Atomkern bewegen, erinnern ein wenig an Planeten, die einen zentralen Stern umrunden. Und es gibt noch eine auffällige Gemeinsamkeit: Ein Elektron ist etwa 2.000 Mal leichter als ein Proton beziehungsweise ein Neutron. Elektronen tragen daher nur zu 0,1 Prozent zur Masse des Atoms bei. Und dreimal dürft Ihr raten: Die Planeten unseres Sonnensystem tragen zu 0,1 Prozent zur Masse des gesamten Sonnensystems bei. Die Sonne als Kern macht 99,9 Prozent der Masse aus.
Unser Sonnensystem – ein Atom?
Leerer Raum in Atomen
Aber wir suchen nach Ähnlichkeiten zwischen einem Atom und dem Universum, nicht nur einzelnen Sonnensystemen. Da sticht vor allem eine Gemeinsamkeit ins Auge: Die große Leere. Große Teile des Kosmos sind einfach leer. Zwischen den Galaxien befindet sich außer dünner intergalaktischer Materie nichts. Ähnlich in einem Atom: Der Kern eines Atoms ist im Vergleich zur Gesamtgröße des Atoms klein. Die Elektronen, die den Kern umkreisen, nehmen noch weniger Platz ein. Das bedeutet, dass Atome größtenteils aus leerem Raum bestehen, mit einem sehr kleinen, dichten Kern und Elektronen, die um ihn kreisen.
So wie die Atome größtenteils aus leerem Raum bestehen und von kleinen, dichten Kernen und Elektronen umkreist werden, besteht auch das Universum größtenteils aus leerem Raum, in dem kleine, dichte Objekte wie Sterne und Nebel verstreut sind. In beiden Fällen ist die Menge des leeren Raums viel größer als die Menge der vorhandenen Materie. Die Leere des Atoms erinnert also an die Leere des Kosmos.
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Das sind alles nur Ähnlichkeiten, und nichts davon indiziert, dass unser Universum ein Atom ist. Und tatsächlich sprechen auch einige gute Gründe dagegen. Erst einmal die Größe und Komplexität des Universums. Wir wissen ja, dass das Universum aus Atomen besteht, und zwar aus sehr vielen. Schätzungsweise gibt es 10 hoch 80 Atome im Kosmos, ausgeschrieben wäre das eine eins mit 80 Nullen…
Wie kann unser Universum aus dieser unfassbaren Anzahl von Atomen bestehen, wenn es selbst ein Atom wäre? Und würde das nicht auch bedeuten, dass jedes Atom in unserem Universum wiederum ein eigenes Universum wäre? Das müsste dann bedeuten, dass jedes Atom wiederum eine riesige Zahl von Atomen beinhaltet. Und das müsste sich auch im Gewicht niederschlagen. Atome sind wirklich leicht, man misst das in der Atomaren Masseneinheit, Einheitszeichen u oder Da, die einem Zwölftel des Gewichts eines Kohlenstoff-12-Isotops entspricht. Das genaue Gewicht unterscheidet sich je nach Atomzeit, das Gewicht eines Wasserstoffatoms beträgt etwa 1,008 u und das Gewicht eines Sauerstoffatoms beträgt etwa 16 u. Sie sind jedenfalls unfassbar leicht. Und dann haben wir auf der anderen Seite das Universum, das etwas mehr wiegt. Wären Atome eigene Universen müssten sie doch schwerer sein, oder?
Quantenphysik versus Relativitätstheorie
Und noch ein weiteres Gegenargument: Die Gesetzmäßigkeiten, nach denen Atome und das Universum funktionieren, sind unterschiedlich. Atome werden durch die Quantenmechanik beschrieben, der Teil der Physik, der sich den allerkleinsten Dingen widmet, während das Universum vor allem durch die Einstein’sche Allgemeine Relativitätstheorie beschrieben werden kann. Und die Quantenphysik und die Allgemeine Relativitätstheorie stehen in vielen Belangen auf Kriegsfuß, dass also Makro- und Mikrokosmos in Wahrheit eins sein könnten, erscheint unwahrscheinlich.
Aber wer weiß, vielleicht führt uns die Überlegung, ob das Universum ein Atom ist, ja auf die richtige Fährte? Vielleicht enthält jedes Atom eine Art Mini-Schwarzes-Loch als quantenphysikalischer Eingang zu einem neuen Universum? Und wegen dieser quantenmechanischen Barriere können wir auch nicht das wahre Gewicht der Atome messen? Interessantes Gedankenspiel, aber leider derzeit noch ohne jegliche Evidenz.
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