Yellowstone-Vulkan: Mehr Magma als vermutet

Darstellung der Erde und des Yellowstone-Vulkans

Bricht der Yellowstone-Vulkan aus und verursacht eine weltweite Katastrophe? Forscher haben nun eine beunruhigende Entdeckung gemacht.

Der Yellowstone-Vulkan ist in der Vergangenheit schon regelmäßig ausgebrochen und hat ziemlich heftige Auswirkungen auf einen gigantischen Umkreis gehabt. Allein in den letzten 2,1 Millionen Jahren, was geologisch gesehen nicht lange ist, hat der Yellowstone drei katastrophale Ausbrüche erlebt, die kontinentweite Aschewolken auslösten und das globale Klima durcheinander brachten.

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Der jüngste dieser katastrophalen Ausbrüche fand vor etwa 631.000 Jahren statt und bildete einen Krater von etwa 70 Kilometern Durchmesser. Wenn wir uns das mal vor Augen führen, könnte einem Angst und Bange werden. Drei große Ausbrüche in 2,1 Millionen Jahren und der letzte war vor 631.000 Jahren… es wäre also für den Yellowstone mal wieder Zeit, ein bisschen Dampf abzulassen. 

Thermalquellen im Yellowstone Park
Schön warm: Thermalquelle im Yellowstone-Nationalpark

Erhöhte Magmamenge im Yellowstone-Vulkan

Ein solcher Ausbruch würde nicht nur zu regionaler Zerstörung führen, sondern er würde auch eine gigantische Aschewolke in die Atmosphäre befördern und das globale Klima fundamental verändern. Viele Leute machen sich daher Sorgen wegen eines erneuten Ausbruchs, doch außer dieser angesprochenen Zeitkomponente gab es bislang wenig Indizien, die wirklich auf einen baldigen Ausbruch hindeuten könnten. 

Doch nun haben Forscher etwas Erschreckendes herausgefunden, nämlich, dass der Anteil des glutflüssigen Gesteins in der Magmakammer des Supervulkans doppelt so hoch ist wie geschätzt. Eine wesentlich mehr gefüllte Magmakammer in einem Supervulkan –das klingt einigermaßen beunruhigend. 

Was bedeutet die erhöhte Magmamenge des Yellowstone nun? Wie sehr steigt dadurch die Ausbruchsgefahr? Um das zu beantworten, ist es wichtig zu verstehen, wie die Geologen das herausgefunden haben. Sie nutzten dafür hochmoderne seismische Methoden, der Geophysiker Michael Poland beschreibt es so: „Es ist, als hätte man ein besseres Objektiv für seine Kamera bekommen. Die Dinge rücken in den Fokus.“ Das klingt allerdings einfacher, als es ist, denn die Magmakammer liegt unter der Oberfläche und ist nicht einfach einsehbar. 

Aufbau des Yellowstone Vulkans
Querschnitt durch den Yellowstone-Vulkan (Quelle: United States Geological Survey)

Tempo der seismischen Wellen

Um also unter die Oberfläche zu „sehen“, nutzen die Wissenschaftler Informationen, die sie aus den Geschwindigkeiten von seismischen Wellen auf ihrem Weg durch den Boden gewinnen. Seismische Wellen, auch als „S-Wellen“ bekannt, sind nützlich bei der Analyse von Vulkanen, da sich diese Wellen verlangsamen, wenn sie auf eine Flüssigkeit wie Wasser oder geschmolzenes Magma treffen. Anhand der Zeit, die eine S-Welle benötigt, um von einer Sendequelle zu einem Empfänger zu gelangen, im Vergleich zu der Zeit, die andere seismische Wellen benötigen, die sich in Flüssigkeiten nicht verlangsamen, können Forscher abschätzen, wie viel geschmolzenes Magma vorhanden ist. 

Die Wellen bewegen sich nicht in einer geraden Linie, sondern strahlen nach außen ab. Wenn sie auf eine unterirdische Besonderheit treffen, die sie verlangsamen könnte, biegen sie vielleicht um diese herum, anstatt sie zu durchlaufen. Diese zusätzlichen Wellenbewegungen fügen dem Bild eine Menge feiner Details hinzu – aber diese Extra-Bewegungen zu berechnen, erfordert auch eine Menge Rechenleistung. 

Magmakammer im Yellowstone, yellowstone-caldera-chronicles
Darstellung der Magmakammern im Yellowstone-Vulkan (Quelle: Yellowstone Caldera Chronicles)

Magmakammer im Yellowstone-Vulkan voller als gedacht

Und erst jetzt ist das durch neuartige Supercomputer möglich und brachte den Forschern so nun die Information, dass die Magmakammer des Yellowstone eben doppelt so befüllt ist wie gedacht. Für alle, denen das jetzt zu viele geophysikalische Fachwörter waren, hier noch mal eine einfache Erklärung mit Vanillepudding. Stellt euch mal vor, an beiden Seiten eines Puddings befinden sich geologische Messstation. Eine seismische Welle, beispielsweise durch ein Erdbeben verursacht, bewegt sich nun durch den Pudding. Im Pudding verhält sie sich anders als außerhalb des Puddings und die genauen Details dieser seismischen Wellen können mit Supercomputern errechnet werden.

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Ist der Yellowstone-VUlkan ausbruchsbereit?

Aber was heißt das im Detail? Die unterirdischen Magmakammern des Yellowstone enthalten meist gehärtete, abgekühlte Kristalle, die mit einer gewissen Menge geschmolzenen Materials vermischt sind. Wie viel Magma im Verhältnis zu den Kristallen vorhanden ist, kann bestimmen, wie ausbruchsbereit ein Vulkan ist. Vulkanologen suchen also nach dem konkreten Anteil an flüssigem Magma, wenn sie wissen wollen, ob ein Ausbruch bevorsteht. 

Bislang ging man von einem Schmelzanteil im Yellowstone von fünf bis 15 Prozent aus. Durch die neuen Erkenntnisse müssen wir diese Ziffer aber deutlich nach oben korrigieren. Wir wissen nun, dass der der durchschnittliche Anteil an flüssigem Magma im Unterbauch des Vulkans zwischen 16 bis 20 Prozent liegt. Also hat sich die Schätzung von im besten Fall nur fünf Prozent Schmelzanteil zu im besten Fall 16 Prozent geändert. 

Es steht aber keine unmittelbare Gefahr bevor. Vulkanologen gehen davon aus, dass der „kritische Schmelzanteil“, bei dem der Vulkan zum Ausbruch bereit sein könnte, eher zwischen 35 und 50 Prozent liegt. In der nun veröffentlichten Studie heißt es  „Der von uns ermittelte Anteil liegt demnach substanziell unter dem, was man beim Yellowstone-Vulkan in der eruptiven Phase seines Zyklus erwarten würde.“ 

Vulkanausbruch in unserer Lebenszeit?

Aber erschreckend ist diese Studie natürlich dennoch, denn sie zeigt, dass der Yellowstone zwar noch nicht in seiner eruptiven Phase ist, aber er ist näher dran am Ausbruch, als wir dachten. Wird das in unserer Lebenszeit geschehen? Sehr sehr wahrscheinlich nicht. Wird es irgendwann geschehen? Definitiv. Und nun wissen wir, dass es nicht mehr so extrem in der fernen Zukunft liegt, wie wir dachten. Das lässt schon ein mulmiges Gefühl zurück. Der Geophysiker Michael Poland sagt: „Es ist so etwas wie ein Schreckgespenst für die Leute und das ist traurig. Es ist ein interessanter Ort, der so viel zu bieten hat, und die Leute konzentrieren sich auf etwas, das zu unseren Lebzeiten nicht passieren wird.”

eilchen, die sich womöglich mit unseren derzeitigen technischen Mitteln eben einfach noch nicht feststellen lassen. Man müsste Gammastrahlen und hochenergetische Neutrinos, die man auch als Geisterteilchen bezeichnet, aus den Tiefen des Weltraums analysieren, um dann eine etwaige Energieverflüchtigung messen zu können. Ob das Universum also wirklich gefüllt ist mit Quantenmilchshake bleibt bis auf Weiteres ungeklärt, aber es ist ein super spannender und vor allem irgendwann überprüfbarer Anhaltspunkt, der uns endlich die lang ersehnte Verbindung zwischen Quantenphysik und Relativitätstheorie liefern könnte. 

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Ist die Raumzeit flüssig?

Flüssige Raumzeit

Die Raumzeit und damit das Wesen des gesamten Universums könnte komplett anders sein, als wir bisher dachten. Wissenschaftler gehen davon aus, dass die Raumzeit flüssig ist. 

Wir sollten uns alle mal bei Albert Einstein bedanken – denn ohne ihn hätten wir nach wie vor keine Ahnung, wie das Universum überhaupt funktioniert. Er fand heraus, dass Raum und Zeit untrennbar zusammen gehören und gemeinsam die Raumzeit bilden. Diese Raumzeit lässt sich beeinflussen und zwar durch Masse. Schwarze Löcher beispielsweise sind dafür bekannt, die Raumzeit an einem gewissen Punkt massiv zu krümmen. Aber letztlich tut das jede Masse.

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Doch vieles daran ist noch ungeklärt, vor allem die Frage: Was genau ist denn die Raumzeit? Sie scheint ja zu existieren. Sie lässt sich beeinflussen und meistens wird sie wie so eine Art Gitternetz oder Trampolin dargestellt. Aber das ist nur eine behilfsmäßige Visualisierung. In Wahrheit ist die Raumzeit natürlich kein Trampolin, sondern eine allgegenwärtige Konstante im Kosmos, die sich aber im Prinzip unserem Verstand entzieht. 

Darstellung des Raumzeitnetzes
Wie ein Trampolin: Unser Raumzeitnetz

Was ist die Raumzeit?

Einige Physiker haben eine ziemlich verrückte Antwort darauf, was die Raumzeit denn tatsächlich sein könnte. Sie sagen: Die Raumzeit ist eine Flüssigkeit und zwar eine ganz besondere. Man spricht von einem sogenannten Superfluid! Sind wir umgeben von einer mehrdimensionalen Flüssigkeit, die den Kosmos wie ein unsichtbarer Ozean durchzieht? Gut möglich, aber um das zu klären, müssen wir erst mal verstehen, wo diese Theorie einhakt und zwar genau zwischen Relativitätstheorie und Quantenphysik. 

Mit der Relativitätstheorie lassen sich im Prinzip alle großen Prozesse im Kosmos beschreiben: Das Verhalten von Himmelskörpern wie Planeten und Galaxien, Gravitation, Lichtgeschwindigkeit – das alles ist Inhalt der Relativitätstheorie. Aber die ganz Prozesse im ganz Kleinen lassen sich damit nicht erfassen, hierfür bedarf es der Quantenmechanik, dem Teil der Physik, mit dem sich das Verhalten subatomarer Teilchen erklären lässt. 

Nun ist es allerdings so, dass Relativitätstheorie und Quantenmechanik nicht immer perfekt miteinander harmonieren, sondern es einige Konflikte gibt, die bislang noch ungeklärt sind. Der Hauptstreitpunkt ist die Gravitation, denn die ist die einzige fundamentale Kraft des Kosmos, die sich bislang noch nicht auf Quantenebene erklären lässt. Die Klärung des Verhältnis zwischen diesen beiden Theorien und die Suche nach einem Quantenschwerkrafttteilchen sind die wichtigsten Themen der modernen Physik. Und eine mögliche Verbindungstheorie ist die Quantengravitation, die wiederum mehrere Ideen umfasst, wie das Prinzip der Schwerkraft mit quantenphysikalischen Prozessen zu erklären sei. 

Flüssigkeit aus winzigen Elementarteilchen

Es geht also darum einen subatomaren Prozess zu finden, der die Schwerkraft erklärt. Und hier kommt jetzt die Raumzeit als Flüssigkeit ins Spiel. Die Raumzeit könnte aus Elementarteilchen bestehen, die derart winzig sind, dass sie sich wie eine Flüssigkeit zusammenfügen. Ganz ähnlich wie das Verhalten von Wasser durch die Interaktionen der Moleküle, aus denen es besteht, geprägt wird, wäre dann die Raumzeit durch Effekte ihrer Quantenbausteine geprägt. Und so eine Quantenflüssigkeit bezeichnet man eben als Superfluid. 

Ein Ozean auf Quantenebene
Könnte unser Universum von einem Ozean durchflutet sein?

Da das sehr komplex ist, formuliere ich es noch mal anders: Die Gesetzmäßigkeiten der Allgemeinen Relativitätstheorie wären dann das Ergebnis der Eigenschaften dieser Superflüssigkeit – ähnlich wie die Hydrodynamik, die das Verhalten von normalen Flüssigkeiten auf makroskopischer Ebene beschreibt. Der italienische Forscher Stefano Liberati beschreibt es so: “Wenn wir die Analogie mit Flüssigkeiten weiterdenken, dann müssen wir auch seine Viskosität in Betracht ziehen. Und wenn die Raumzeit eine Flüssigkeit ist, dann muss es unseren Berechnungen nach ein Superfluid sein. Das bedeutet, seine Viskosität ist extrem niedrig, nahe Null.” 

Quantenflüssigkeit im Kosmos

Was würde das für andere Naturkonstanten wie die Lichtgeschwindigkeit bedeuten, wenn der Kosmos wirklich mit Quantenflüssigkeit gefüllt wäre? Wir können ja feststellen, dass das Licht von milliardejahren alten Galaxien zu uns gelangt. Das James Webb Teleskop hat uns mit fantastischen Aufnahmen der ältesten Galaxien des Kosmos versorgt, die vor mehr als 13 Milliarden Jahren kurz nach dem Urknall entstanden sind. Das Licht dieser ersten Sterneninseln erreicht uns durch gigantische Abstände in Raum und Zeit, was im Umkehrschluss eben bedeuten muss, dass das Raumzeit-Superfluid sehr durchlässig ist. Es handelt sich also nicht um einen dickflüssigen Raumzeit-Milshshake. 

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Aber die Viskosität, also die Dickflüssigkeit, könnte ja nicht komplett null sein. Einen gewissen, sehr kleinen Wert müsste sie haben. Und das ist eine sehr gute Nachricht, denn so können wir die Theorie überprüfen. Stellt euch mal vor, ihr habt eine Flüssigkeit und Licht durchquert sie. Dann können wir ausrechnen, welchen Einfluss die Flüssigkeit auf das Licht hatte. Wenn der Weltraum gar gefüllt wäre mit einer richtig dickflüssigen Substanz wie Milchshake, dann könnten wir die Auswirkungen auf das Licht ganz einfach feststellen, denn Lichtgeschwindigkeit in Schoko-Milkshake ist geringer als Lichtgeschwindigkeit im Vakuum. 

Lichtgeschwindigkeit
Fun Fact: Im Milkshake fliegt das Licht langsamer

Wenn die Raumzeit also tatsächlich eine Flüssigkeit ist, dann müsste es eine ganz winzige Viskosität geben, die zu minimalen Streuungseffekten des Lichts führen würde. Und die könnten wir dann messen. Stefano Liberati sagt: “Sollte dies passieren, dann hätten wir ein starkes Indiz für die Modelle einer aus Quantengrundlagen entstehenden Raumzeit. Man kann sich kaum eine aufregendere Zeit vorstellen, um über die Gravitation zu forschen.”

Bislang ist eine solche Messung aber leider noch nicht gelungen. Das muss aber nichts heißen, denn es wäre extremst schwierig diese winzigen Effekte festzustellen. Wir reden hier über minimalste Streuungen oder Energieverluste von Elementarteilchen, die sich womöglich mit unseren derzeitigen technischen Mitteln eben einfach noch nicht feststellen lassen. Man müsste Gammastrahlen und hochenergetische Neutrinos, die man auch als Geisterteilchen bezeichnet, aus den Tiefen des Weltraums analysieren, um dann eine etwaige Energieverflüchtigung messen zu können. Ob das Universum also wirklich gefüllt ist mit Quantenmilchshake bleibt bis auf Weiteres ungeklärt, aber es ist ein super spannender und vor allem irgendwann überprüfbarer Anhaltspunkt, der uns endlich die lang ersehnte Verbindung zwischen Quantenphysik und Relativitätstheorie liefern könnte. 

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Der Matrix-Beweis: Ist unser Leben nicht real?

Matrix und Universum

Ihr lebt in der Matrix! Unsere gesamte Realität ist eine Computersimulation – das behaupten zumindest einige Forscher und nun haben wir erstmals starke Anhaltspunkte, die das beweisen könnten.

Wer von euch hat die Matrix-Filme gesehen? Die Grundidee dieser Filme ist faszinierend: Wir leben in einer Computersimulation und alles um uns herum, das gesamte Universum, ist nicht real, sondern nur eine Matrix. Das klingt absurd, aber je mehr man darüber nachdenkt, desto plausibler erscheint ist. Diese Simulationstheorie würde einige der größten kosmischen Fragen beantworten, zum Beispiel: Was war vor dem Urknall? Antwort: Der Urknall war der Start der Simulation. Davor gab es unsere simulierte Realität noch nicht. Wir wären demnach wie Super Mario, der sich fragt, was vor dem ersten Level war. 

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In einer Simulation gibt es keine Aliens und Naturgesetze

Eine andere große Frage: Weshalb haben wir eigentlich noch keine Aliens gefunden, obwohl sie angesichts der Größe unserer Milchstraße existieren müssten? Eine Frage, die als das Fermi-Paradoxon bekannt ist. Antwort: Sowas wie Aliens wären zwar in einer echten kosmischen Realität sehr wahrscheinlich, aber in unserer Simulation sind sie schlicht nicht vorgesehen, deswegen können wir sie auch nicht finden. Oder die anderen Sternsysteme sind nur schlichte Illusionen, Platzhalter um Rechenleistung zu sparen. Um wieder die Analogie zu Super Mario zu ziehen: Wir wären dann wie Mario, der sich fragt, ob es außerhalb des Koopa Königreichs noch anderes Leben gibt. Die Frage erübrigt sich, denn außerhalb von Koopa Kingdom ist die Simulation zu Ende. 

Mann zeigt auf Matrix und Sternenhimmel
Ist unser Sternenhimmel in Wahrheit nur eine Matrix?

Noch ein Argument: Die Naturgesetze. Die Elementarphysik und die Lichtgeschwindigkeit könnten Indizien dafür sein, dass wir in einer Matrix leben. Denn: Warum sind die Naturgesetze genau so, wie sie nun mal sind? Das weiß kein Mensch. Schlaue Physiker können sie natürlich ausrechnen und genau bestimmen, wie Photonen und die Gravitation sich verhalten. Aber warum diese Gesetze so sind, das ist das größte Geheimnis überhaupt. Es könnte doch sein, dass diese Naturkonstanten der Programmiercode unserer Realität sind. Die maximale Geschwindigkeit c, umgangssprachlich als Lichtgeschwindigkeit bezeichnet, beträgt rund 300.000 Kilometer pro Sekunde, weil das so einprogrammiert ist. Vielleicht gäbe es bei einer höheren Geschwindigkeit Leistungsprobleme mit der Simulation. 

Sind wir real oder nicht?

Jetzt gibt es tatsächlich neue Lösungsansätze, die uns bald Gewissheit darüber geben könnten, ob wir wirklich nicht real sind. Der britische Physiker Melvin Vopson hat Experimente entwickelt, die etwas mit der im Universum enthaltenen Information zu tun haben. Im Grunde besteht der gigantische Kosmos auf seinen kleinsten Ebenen aus Elementarteilchen, die kleinsten denkbaren Einheiten überhaupt, deren Physik im Rahmen der Quantenmechanik beschrieben wird. 

Diese Quantenebene ist ein wirklich mysteriöses Reich, in dem unser normaler Menschenverstand versagt. Ein Elementarteilchen kann beispielsweise zwei Zustände gleichzeitig haben und erst, wenn es von einem Menschen beobachtet wird, legt es sich auf einen Zustand fest. Elementarteilchen können auch miteinander verschränkt sein und reagieren dann instantan aufeinander, selbst wenn sie Milliarden Lichtjahre voneinander entfernt sind. Seltsam, oder? 

All diese Kuriositäten der Quantenmechanik lassen sich mit den Regeln der klassischen Physik nicht erklären und könnten darauf deuten, dass wir den Programmiercode unserer Realität selbst untersuchen. Denn in ähnlicher Weise braucht auch eine von Menschen programmierte virtuelle Realität einen Beobachter oder Programmierer, damit etwas passiert. 

Porgrammiercode auf Quantenebene
Porgrammiercode auf Quantenebene

Die Planck-Länge

Die kleinste mögliche Einheit im Kosmos ist die sogenannten Planck-Länge. Warum geht es nicht kleiner als eine Planck-Länge? Tja, da müsst Ihr den allmächtigen Programmierer der Simulation fragen. Jedenfalls könnte man sagen, dass eine Planck-Länge als kleinste Einheit überhaupt quasi ein Bit des Kosmos darstellt. Unser Universum besteht aus einer unfassbaren Anzahl an Pixeln und wir können sie untersuchen. Die Idee vom Physiker Melvin Vopson ist nun, dass wir diese kleinsten Einheiten des Kosmos auf ihren Informationsgehalt hin überprüfen. Können wir so vielleicht einen Blick auf den Programmiercode der Realität erhaschen? 

Melvin Vopson schlägt vor, dass Information eine fünfte Form von Materie im Universum ist. Und er hat sogar den erwarteten Informationsgehalt pro Elementarteilchen ausgerechnet. Und nun möchte er in einem Experiment mehr über diese kleinsten Stücke Programmiercode herausfinden. Er will die in den Elementarteilchen enthaltene Information löschen, indem man die Elementarteilchen und ihre Antiteilchen in einem Energieblitz sich gegenseitig annihilieren lässt. Alle Teilchen haben Anti-Versionen von sich mit einer entgegengesetzten Ladung und bei einer Berührung vernichten sich Teilchen und Anti-Teilchen.

Universum
Unser schönes Universum – ist es nur eine Illusion?

Bei dieser Auslöschung der Teilchen und Anti-Teilchen entstehen dann Photonen, also Lichtteilchen, die man untersuchen kann und aus denen man weitere Informationen über den potentiellen Programmiercode der Realität, der in den Elementarteilchen enthalten ist, herausfinden kann. Wir reden hier also wirklich über eine Untersuchung der Struktur der Realität selbst. 

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Sollten wir wirklich in einer Simulation leben, dann ist es ein unfassbarer Umstand, das wir irgendwie in die Lage gekommen sind, das Fundament der Simulation selbst untersuchen zu können. Wirklich so, als würden sich die Figuren im Spiel Die Sims plötzlich ihrer eigenen simulierten Realität bewusst werden. Das Experiment soll bald durchgeführt werden.

Die Simulation enttarnen

Es gäbe aber auch noch andere Möglichkeiten, die Simulation zu enttarnen. Der verstorbene Physiker John Barrow hat argumentiert, dass sich in einer Simulation kleinere Rechenfehler ansammeln, die der Programmierer beheben muss, um sie am Laufen zu halten. Er schlug vor, dass wir solche Korrekturen als plötzlich auftauchende widersprüchliche experimentelle Ergebnisse erleben könnten, zum Beispiel wenn sich die Naturkonstanten schlagartig auf kleinstem Niveau ändern. Die Überwachung der Werte dieser physikalischen Konstanten und die Messung leichtester Abweichung wäre also eine weitere Möglichkeit die Simulation zu beweisen. 

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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.“

ach und je mehr ich das tue, desto unglaublicher kommt mir das vor. Man könnte darauf aufbauend die Frage stellen, ob es überhaupt wirklich eine Realität gibt. Denn, wenn alles, was wir erleben, bereits vorbei und tot ist, was ist denn dann die wirklich existente Gegenwart, also die Realität? 

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Mosaik der Vergangenheit: die Gegenwart existiert nicht

Darstellung eines Astronauten in Raum und Zeit

Die Gegenwart existiert nicht. Ihr seid in einer Zeitfalle gefangen. Das ganze hat etwas mit der Lichtgeschwindigkeit zu tun. Ähm, wie bitte?

Wir beginnen direkt mal mit einer Zeitreise! Schaut euch mal das unten stehende Bild der Galaxie IC 4653 an. Diese Sterneninsel befindet sich in rund 80 Millionen Lichtjahren Entfernung zu uns. Wenn Ihr diese Galaxie seht, dann bedeutet das, dass das Licht von dort 80 Millionen Jahre auf dem Weg war. Anders gesagt: Ihr seht diese Galaxie so, wie sie vor 80 Millionen Jahren aussah. 

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Dieses Bild zeigt uns die Galaxie IC 4653 so, wie sie war, als auf der Erde noch Dinosaurier lebten. Das bedeutet andersrum: Wenn Alien-Astronomen aus dieser Galaxie die Erde beobachten, dann würden sie… richtig, Dinosaurier sehen. Nichtsahnend, dass dieser Planet mittlerweile nicht mehr von riesigen Echsen, sondern von wenig behaarten Affen beherrscht wird. 

Foto von der Galaxie IC 4653
Lange Reise des Lichts: Von der Galaxie IC 4653 ist das Licht extrem lang bis zu uns unterwegs

Jeder Blick in den Weltraum ist ein Blick in der Zeit zurück. Selbst einige der Sterne an unserem Nachthimmel sind vielleicht schon längst nicht mehr da, sondern bereits vor einiger Zeit gestorben in einer Supernova oder als Weißer Zwerg. Wir sehen den Stern aber noch quicklebendig, da das Licht seines Todes noch nicht bei uns angekommen ist. 

Teleskope als Zeitmaschine

Und das bedeutet dass Weltraumteleskope wie Hubble und James Webb im Prinzip nichts anderes sind als extrem leistungsfähige Zeitmaschine. Mit James Webb können wir in ungeahnten Details Galaxien von vor 13 Milliarden Jahren sehen. Und dadurch, dass das Licht dieser weit entfernten Galaxien jetzt erst auf das James Webb Teleskop trifft, ist das Aussehen von vor 13 Milliarden Jahren konserviert als Moment in der Zeit. Das ist ja schon alles unglaublich genug, aber jetzt wird es noch unfassbarer: Diese Zeitreisen spielen sich nicht nur beim Blick in den Weltraum ab, sondern auch jetzt in eurem Leben. Ihr seid Gefangene der Zeit. 

Die Gegenwart existiert nicht. Alles, was Ihr in eurem Leben wahrnehmt, all die tollen Orte, die Ihr gesehen habt, jeden Kuss, denn Ihr hattet, all das habt Ihr nie live erlebt, auch nicht in dem Moment, in dem es vermeintlich geschehen ist. Und das liegt in der Natur der Lichtgeschwindigkeit. Stellt euch mal in einen Raum zwei Meter vor irgendein anderes Objekt, sagen wir mal, zwei Meter vor einen Schokokeks. Bei einer Distanz von zwei Metern benötigt das Licht von diesem Schokokeks bis zu euch sechs Nanosekunden. Ihr seht den Keks also nicht so, wie er gerade ist, sondern wie er vor sechs Nanosekunden aussah. Man kann diese Zeitspanne natürlich verringern, indem man den Keks nimmt und isst. 

Frau beißt in Schokokeks
Schokokekse: Nie real, immer vergangen

Nichts ist real

Und genau so verhält es sich auch mit allem anderen, das euch umgibt. Ihr habt mit eurem Partner beispielsweise noch nie einen Moment gleichzeitig in der Gegenwart geteilt. Wenn Ihr eurer Freundin in die Augen schaut, ist das nichts anderes, als wenn Ihr die Sterne am Nachthimmel anschaut und sie so seht, wie sie vor Jahrtausenden aussahen, nur dass es beim Gesicht eurer Freundin keine Jahrtausende sondern Nanosekunden sind. Aber das ändert nichts am Prinzip: Alles, was Ihr wahrnehmt, ist schon nicht mehr real, ist schon von den Fluten der Zeit aufgefressen worden. Alles, was Ihr wahrnehmt, ist nur ein bereits gestorbener Teil der Zeit. Nichts von dem, was Ihr jemals in eurem Leben wahrnehmen werdet, ist wirklich in diesem Moment noch real. 

Zeitlos schön: der Pluto. Holt euch jetzt diesen süßen Plüsch-Pluto nach Hause!

Wir wissen jetzt, dass wir nichts so sehen, wie es im Jetzt wirklich ist. Aber Dinge sind unterschiedlich weit von uns weg, das bedeutet, das Licht braucht unterschiedlich lange zu uns. Stellt euch vor, Ihr steht draußen auf einer Wiese. Ihr seid umgeben von Erde, Bäumen, Gras, Wolken und dahinter natürlich den Sternen. Das Licht von all diesen Dingen braucht unterschiedlich lange, um in euer Auge zu gelangen. Ihr seht die Bäume vielleicht so, wie sie vor zehn Nanosekunden aussahen, die Wolken wie sie vor einigen hundert Nanosekunden aussahen und die Sterne so wie sie vor Jahrhunderten und Jahrtausenden wirkten. 

Mehrere Vergangenheiten

Und dennoch ist in eurer Wahrnehmung all das gleichzeitig real. Das bedeutet, dass unsere komplette Wahrnehmung der Welt nicht nur in der Vergangenheit stattfindet, sondern, dass sie ein Mosaik aus mehreren Vergangenheiten ist. Was Ihr als das „Jetzt“ empfindet, ist in Wirklichkeit eine Schicht nach der anderen von Licht, das Eure Augen aus vielen verschiedenen Momenten der Vergangenheit erreicht. Euer „Jetzt“ ist ein sich überlappendes Mosaik von mehreren Vergangenheiten. 

Auge und Licht
Das Licht erreicht das Auge immer erst nach einer kleinen Dauer

Was du dir als die wirkliche Welt vorstellst, die gleichzeitig mit dir existiert, ist in Wirklichkeit ein Flickenteppich von Momenten aus verschiedenen Momenten der Zeit. Sozusagen eine Zeitmatrix aus verschiedenen Momenten, die im nächsten Moment schon wieder für immer verschwunden sind. Du lebst nie in der Welt, wie sie ist. Du erlebst sie nur so, wie sie war, ein Flickenteppich aus vergangenen Zeiten. 

Gibt es eine Realität?

Und wir stehen in der Mitte all dieser bereits vergangenen Momente, nehmen sie war und bilden daraus die Illusion unseres Lebens. Ich denke jetzt seit gestern darüber nach und je mehr ich das tue, desto unglaublicher kommt mir das vor. Man könnte darauf aufbauend die Frage stellen, ob es überhaupt wirklich eine Realität gibt. Denn, wenn alles, was wir erleben, bereits vorbei und tot ist, was ist denn dann die wirklich existente Gegenwart, also die Realität? 

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Wird die Zeit immer langsamer?

Eine Uhr vor dem Kosmos

Unser Verständnis der Zeit könnte komplett falsch sein – die Zeit könnte sogar dazu führen, dass der Weltraum bald einfach stoppt und alles vorbei ist. 

Schön, dass Ihr euch die Zeit nehmt, diesen Beitrag zu lesen. Aber: Was ist eigentlich Zeit? Dass die Zeit vergeht, ist eine absolute Naturkonstante unseres Lebens und letztlich das normalste der Welt. Aber je mehr man über die Zeit nachdenkt, desto verwirrender wird das Ganze. 

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Versucht mal, die Zeit in einem Satz zu definieren – ihr werdet feststellen, dass das gar nicht so einfach ist. Es gibt beispielsweise kein Elementarteilchen der Zeit, bei dem wir sagen könnten: Auf Quantenebene ist das die Zeit. Die Zeit ist einfach irgendwie da. Am ehesten wird es greifbar, wenn wir uns die Kosmologie, also die Entwicklung des Universums anschauen. 

Zeit: linearer Ablauf der Dinge

An einem gewissen Punkt in der Zeit geschah der Urknall, nach unseren Definitionen vor 13,8 Milliarden Jahren. Und dann sind andere Dinge geschehen wie die Entstehung der ersten Wasserstoffatome, dann die Bildung der ersten Sterne, die Geburt von Galaxien und jetzt sind wir hier, definitiv an einem anderen Punkt in der Zeit als der Urknall. 

Also ist die Zeit ein linearer Ablauf der Dinge, der, wie der berühmte Physiker John Wheeler gesagt hat, verhindert, dass alles gleichzeitig geschieht. Solche Kategorisierungen wie Vergangenheit und Zukunft sind vielleicht nur menschliche Einstufungen. Vielleicht hat einfach alles seinen eigenen Platz auf der Skala der Zeit. Das einzig Wichtige ist, dass keine zwei Ereignisse gemeinsam einen Punkt in der Zeit belegen können. Nichts ist wirklich jemals vorbei, es ist nur an einer anderen Stelle in der Zeit.

Symbolbild Zeit
Was bedeutet Zeit eigentlich?

Raumzeit: Zeit vergeht nicht gleich

Und dann gibt es noch einen anderen kuriosen Aspekt der Zeit. Sie vergeht nicht überall gleich. Wie Albert Einstein als erster entdeckte, sind Raum und Zeit untrennbar miteinander verbunden und bilden die Raumzeit. Diese Raumzeit lässt sich durch Masse verformen und je größer die Masse ist, desto stärker ist die Verformung der Raumzeit. 

Das ist der Grund, weshalb die Zeit in der Nähe Schwarzer Löcher anders vergeht als auf der Erde. Wer einige Minuten in der Nähe eines sehr massereichen Schwarzen Lochs verbringen würde, würde feststellen, dass auf der Erde mehrere Jahre vergangen sind. Man bezeichnet dies als die Relativität der Zeit. Das macht es nicht unbedingt einfacher zu begreifen, was die Zeit denn nun eigentlich ist. Und jetzt wird es noch verrückter. Man geht davon aus, dass, während die Zeit weiter in Richtung Zukunft vergeht, sich der Weltraum immer weiter ausdehnt. Seit dem Urknall kennt der Weltraum nur eine Richtung und zwar die des Wachstums. 

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Die Zeit verschwindet

Die Zeit vergeht also und die meisten Galaxien – mit einigen Ausnahmen – bewegen sich voneinander weg, so dass auch das Licht länger braucht, um von einer Galaxie zur anderen zu gelangen. Und diese Expansion wird sogar immer schneller, also mit jeder Sekunde die vergeht, legt der Weltraum noch einen Zahn zu. So stellen die meisten sich das vor. Nun haben aber einige Wissenschaftler eine Theorie entwickelt, die absolut unglaublich und unheimlicherweise sehr schlüssig klingt. Kurz gesagt lautet diese Theorie wie folgt: Der Weltraum dehnt sich gar nicht aus. Es gibt keine Expansion, sondern die Zeit vergeht einfach immer langsamer. Der Astronom Gary Gibbons von der Uni Cambridge sagt: “Wir glauben, dass die Zeit beim Urknall entstanden ist, und wenn die Zeit entstehen kann, kann sie auch wieder verschwinden – das ist genau der umgekehrte Effekt.”

Das klingt total verwirrend, aber denkt mal drüber nach und es wird euch einleuchten. Der Grund, weshalb das Licht scheinbar länger von einigen anderen Galaxien zu uns braucht, ist dieser Theorie nach nicht etwa, dass sich diese Galaxien im Zuge der Expansion entfernt hätten. Die Zeit vergeht einfach immer langsamer und langsamer und dementsprechend langsamer ist auch das Licht. 

Beschleunigung der Expansion des Kosmos
Die Zeit wird langsamer: Beschleunigt sich der Kosmos gar nicht? (Quelle: coldcreation -wikipedia)

Hilft die Dunkle Energie weiter?

Wenn wir diesen Gedankengang als Schablone auf die Realität des Kosmos legen, dann brauchen wir plötzlich keine beschleunigte Expansion mehr. Es lässt sich alles wunderbar mit einem “langsamer werden” der Zeit begründen. Das bedeutet nicht, dass die Forscher, die diese Theorie entwickelt haben, davon ausgehen, dass es nie eine Expansion gab. Demnach fand nach dem Urknall schon ein Größerwerden des Kosmos statt, logisch, denn ganz am Anfang war der Weltraum ja winzigst klein, wenn wir uns umsehen, dann können wir ja direkt feststellen, dass er seitdem gewachsen sein muss. 

Aber die sich nun beschleunigende Expansion des Universums, die braucht es nach dieser Zeitverlangsamungstheorie nicht mehr. Und das trifft sich sehr gut, denn kein Mensch weiß oder kann nachweisen, weshalb der Weltraum immer schneller wächst. Und es ist auch eher anti-intuitiv, denn man würde eigentlich meinen, dass die Beschleunigung der Expansion sich verlangsamen müsste, je länger der Urknall zurück liegt. Um dieses Rätsel aufzulösen, haben Kosmologen das Konzept der Dunklen Energie entwickelt.

Verlangsamung der Zeit schlägt Dunkle Materie?

Das hat nichts mit der dunklen Seite der Macht zu tun, sondern es handelt sich um eine mysteriöse Kraft, die den Kosmos eben immer weiter zum Wachsen bringt. Aber ohne handfesten Beweis ist das nicht so überzeugend, also warum nicht mit den Naturkonstanten arbeiten, die wir zweifelsfrei kennen, wie die Zeit. Mit der Zeitverlangsamungstheorie kämen wir elegant um die bisher nicht nachweisbare Dunkle Energie herum. Die beiden spanischen Forscher, die die Theorie entwickelt haben, sagen: “Wir sagen nicht, dass die Expansion des Universums selbst eine Illusion ist. Was wir als Illusion bezeichnen, ist die Beschleunigung dieser Ausdehnung.”

Das klingt alles sehr schlüssig, aber es hat auch eine etwas erschreckende Komponente. Denn wenn das, was wir gemeinhin als die Expansion des Universums wahrnehmen, in Wahrheit nur eine Verlangsamung der Zeit ist, worauf läuft das dann am Ende hinaus? Richtig, darauf, dass die Zeit irgendwann stehen bleibt. Sie wird immer langsamer und langsamer bis wir irgendwann den zeitlichen Nullpunkt erreichen. Wenn die Zeit nicht mehr dafür sorgt, dass die Dinge ablaufen, dann friert einfach alles ein. Ohne Zeit gibt es keine kausalen Abläufe mehr, ohne Zeit ist das Universum tot. Dann wird alles erstarren, wie ein Schnappschuss eines Augenblicks, für immer. Also denkt dran, in diesem Moment in einigen Milliarden Jahren, wenn die Zeit dann einfriert, noch mal richtig nett zu lächeln, denn das wird euer Gesichtsausdruck für die Ewigkeit danach sein.

Menschen vor einer großen Uhr
Wenn die Zeit stehen bleibt: Was ist dann?

Zeitverlangsamung nicht wahrnehmbar

Jetzt könnte man natürlich einwenden, dass wir ja dann auch hier auf der Erde merken müssten, dass die Zeit langsamer vergeht. Jeder der schon mal um 8 Uhr Morgens Uni-Vorlesung hatte, weiß ja, dass die Zeit auf der Erde bisweilen sehr langsam vergehen kann. Aber Spaß beiseite, der Grund, weshalb wir das auf der Erde nicht merken würden, ist, dass wir hier über gigantische Zeiträume sprechen. In der kurzen Zeit, in der wir Menschen überhaupt erst Weltraumforschung betreiben, könnte man eine solche Veränderung nicht aktiv wahrnehmen. 

Insgesamt ist die Idee der Zeitverlangsamung aber natürlich trotzdem nur eine Theorie und keinesfalls bewiesen. Aber genau so ist auch die Dunkle Energie nur eine Theorie und keinesfalls bewiesen. Es ist jedenfalls eine spannende Überlegung, die dafür sorgt, dass wir uns Gedanken darüber machen, was Zeit eigentlich genau ist.

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Subglaziale Flüsse: Leben unter dem ewigen Eis?

Entdeckung in der Antarktis

Wissenschaftler haben etwas Spektakuläres unter dem Eis der Antarktis entdeckt: subglaziale Flüsse. Schlummert da unten im ewigen Eis etwa eine fremde Welt? 

Eine unserer fundamentalen Annahmen über die Antarktis war komplett falsch. Und diese Annahme betraf eine geheimnisvolle Welt voller Seen unter der Oberfläche der Antarktis. Man würde es zwar nicht vermuten, wenn man durch die gigantische antarktische Eiswüste stappft, aber unter dem Eis gibt es jede Menge flüssiges Wasser und zwar in sogenannten subglazialen Seen. 

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Wir reden hier nicht von Wasser, das unter einer dünnen Eiskruste ist, wie der zugefrorene Tümpel in eurem Dorf, sondern von Gewässern, die unter einer Eisschicht von mehreren 100 oder sogar tausenden Metern liegen. Der größte bekannte subglaziale See in der Antarktis ist der Wostoksee. Der liegt in fast 4000 Metern Tiefe, ist 50 Kilometer breit und über einen Kilometer tief. 

370 subglaziale Seen in der ANTArktis bekannt

Die Vorstellung ist absolut faszinierend, dass dort unten eine geheime eisige Wasserwelt existiert, in der nach neuesten Erkenntnissen sogar Leben existieren kann. Der Wostoksee ist ein eigenes Ökosystem, das wohl im Vergleich zu unserem Lebensraum fremdartiger nicht sein könnte. Der Wostoksee ist der größte von über 370 subglazialer Seen in der Antarktis. 

Eishöhle mit Fluss
Subglaziale Flüsse unter dem Eis der Antarktis

Bislang gingen die Wissenschaftler davon aus, dass diese subglazialen Seen voneinander isoliert und nicht miteinander verbunden sind. Die Erklärung dahinter war, dass diese geheimen Seen Überreste aus einer Zeit sind, in der er es in der Antarktis noch wärmer war, denn dieser eisige Kontinente war ja nicht immer so kalt und karg. Ganz früher war die Antarktis wohl mit dichten Wäldern und einer reichhaltigen Fauna bedeckt. In Grönland etwa wusste man, dass es ein zusammenhängendes unterirdisches Seen- und Flusssystem gibt, aber in der Antarktis ging man eben von nicht miteinander verbundenen Seen aus – und jetzt haben wir herausgefunden, dass das absolut unzutreffend ist. 

Flusssysteme unter der Antarktis

In einer neuen Studie haben Forscher veröffentlicht, dass subglaziale Flüsse unter dem Eis gefunden wurden, die die Seen miteinander verbinden. Co-Autor Martin Siegert sagt dazu: “Als wir vor einigen Jahrzehnten die ersten Seen unter dem Antarktiseis entdeckten, hielten wir sie für isoliert voneinander. Jetzt beginnen wir zu verstehen, dass es dort unten riesige Systeme von miteinander verbundenen Flüssen gibt.”

Das bestätigt mal wieder die Auffassung, dass Wissenschaft im Prinzip daraus besteht, sich nach vorne zu irren. Obwohl man davon ausging, dass subglaziale Flusssysteme unmöglich seien, weil sich in der Antarktis selbst im Sommer kein Schmelzwasser an der Oberfläche bildet, wurde man nun eines besseren belehrt. Und wir reden hier nicht über kleine subglaziale Bäche, sondern über gewaltige Ströme. Der größte Fluss unter dem Eis, den die Forscher entdeckt haben, besitzt eine Länge von 460 Kilometern. Das ist immerhin knapp ein Drittel der Länge des Rheins – und der ist lang, wie sicherlich alle Leser von der Schweiz, über Speyer bis nach Köln hin zur holländischen Küste wissen. 

Subglaziale Flüsse: Radarmessungen in der Antarktis

Aber wie haben die Forscher dieses subglazialen Flüsse denn entdeckt? Haben die sich etwa unter das Eis gegraben? Das funktioniert leider selbst mit den fortschrittlichsten technischen Mitteln nicht in dieser Tiefe, deswegen ist man immer angewiesen auf indirekte Beobachtungen. Die Forscher stießen auf die Flüsse, als sie mithilfe von Radarmessungen per Flugzeug und geophysikalischen Modellen die subglaziale Topografie einer bisher kaum untersuchten Region in der Nähe des Filchner-Ronne-Schelfeises untersuchten. Dieses zweitgrößte Schelfeis der Antarktis liegt östlich der westantarktischen Halbinsel im Weddellmeer. 

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Das subglaziale Flusssystem befindet sich also nur in dieser Region nahe des Filchner-Ronne-Schelfeises. Und das ist aufregend, denn es erscheint sehr unwahrscheinlich, dass dies der einzige Teil der Antarktis mit solchen Flüssen ist. Vermutlich bedeutet es viel eher, dass die gesamte Antarktis unterwandert ist von einem riesigen geheimnisvollen Flusssystem, von dem wir jetzt eben erst einen winzigen Teil entdeckt haben! 

Subglaziale Flüsse haben Einfluss auf Gletscher in der Antarktis

Und das ist eine super wichtige Entdeckung, denn diese Flüsse haben einen starken Einfluss auf die antarktischen Gletscher. Wie die Forscher ermittelten, fließen aus dem Kanal unter dem größten Eisstrom rund 24,2 Kubikmeter Wasser pro Sekunde unter das Schelfeis. In der Forschungsarbeit heißt es: “Diese Kanäle sind entscheidend, um Wasser vom Inneren des Eisschilds zur Grundlinie der Gletscher zu transportieren. Jede Veränderung des Durchstroms, ihrer Größe oder ihres Drucks kann große Teile des basalen Systems der Antarktis beeinflussen und damit auch die Flussraten des Eises.”

Diese Flüsse sind also entscheidend dafür, wie schnell die großen Gletscher und Eisströme Richtung Meer fließen, denn wie viel von diesem Eis schmilzt, ist eng damit verknüpft, wie rutschig die Gletscherbasis ist. Die Existenz der subglazialen Flüsse könnte endlich eine Erklärung für ein großes antarktisches Geheimnis sein und zwar, weshalb einige der Gletscher schneller fließen als es ihr Gefälle nahelegen würde. Und wir reden übrigens alleine in der nun untersuchten Region über immense Mengen von Gletschereis. Die Region, unter der dieser Fluss liegt, umfasst genug Eis um den globalen Meeresspiegel um 4,3 Meter anzuheben.

Gletscher
Neue Erkenntnisse über die Gletscher unserer Erde

Annahme über Gletscher falsch

Und das aus dem subglazialen Fluss ins Meer strömende Schmelzwasser beeinflusst auch das Schelfeis. Denn das an der Grundlinie der Gletscher ausströmende Süßwasser sinkt ab und so kann im Gegenzug wärmeres Wasser an die Eisunterseite nachströmen. Das könnte das Abtauen des Schelfeises von unten vorantreiben und auch erklären, warum an der Unterseite des Schelfeises große Einbuchtungen und Rinnen entstehen. Also insgesamt kann man sagen: Bislang waren im Prinzip alle unsere Modelle bezüglich der antarktischen Gletscher super unvollständig, da wir diesen großen Einflussfaktor der subglazialen Flüsse nicht kannten. 

Das heißt auch, dass wir unsere Vorstellung vom Abtauen der Gletscher gewaltig anpassen müssen und dass sehr viele Faktoren eine Rolle spielen, die alle ineinander greifen. Der an der Forschung beteiligte Wissenschaftler Neil Ross formuliert es so: “Die Entdeckung eines Flusses, der hunderte Kilometer landeinwärts reicht und wesentliche Prozesse beeinflusst, zeigt, dass wir die Eisschmelze nicht vollständig verstehen können, ohne das gesamte System zu betrachten – Eisschild, Ozean und Schmelzwasser.”

Mehr über Eismonde lernen

Die Antarktis-Forschung ist übrigens so spannend, weil wir dadurch auch immer etwas über die Eismonde der Gasplaneten lernen. Klingt unglaublich, aber diese weit entfernten Trabanten haben viele Gemeinsamkeiten mit der Antarktis. Es ist mittlerweile erwiesen, dass sich unter der Oberfläche der Monde Ganymed und Europa gewaltige Wasserozeane befinden. Das heißt, wir haben hier flüssiges Wasser unter einer gewaltigen Eisschicht. Wie in der Antarktis. 

Wenn es in der Antarktis ein subglaziales Flusssystem gibt, spricht einiges dafür, dass auch die Monde der Gasplaneten solche unterirdischen Flüsse beherbergen könnten. Riesige Ozeane, Flüsse, Wärme durch die Schwerkrafteffekte von Jupiter und Co – das klingt nach den perfekten Voraussetzungen für außerirdisches Leben. Und schließlich wissen wir, dass es in den subglazialen Gewässern der Antarktis Leben gibt. Warum also nicht auch auf Europa, Enceladus, Triton und wie sie alle heißen? Und noch ein unglaublicher Fakt: Obwohl der Jupiter-Mond Europa deutlich kleiner ist als die Erde, ist die dort vorhandene Menge an flüssigem Wasser mehr als doppelt so groß wie die aller irdischen Ozeane zusammengenommen. 

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Sind Newtons Gravitationsgesetze falsch?

Sonne und Erde in einem Netz aus Schwerkraft

Diese Sternhaufen bewegen sich wirklich sonderbar und wirbeln unser Verständnis von Schwerkraft ordentlich durcheinander. Wissenschaftler überlegen nun sogar, ob Newtons Gravitationsgesetze überhaupt noch gültig ist. Oder ob jetzt die Stunde einer umstrittenen Gravitations-Alternative geschlagen hat. 

Astrophysiker stehen vor einem echten Rätsel, das Newtons Gravitationsgesetze ins Wanken bringt: Sie haben einen Sternhaufen beobachtet, der sich ganz und gar nicht an die Regeln der Physik hält. Denn die Verteilung der Sterne in dem Sternhaufen machen aus Sicht der Wissenschaftler überhaupt keinen Sinn, sofern man sich an Newtons Theorien hält. 

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Was ist ein Sternhaufen?

Bevor wir dieses wirklich seltsame Phänomen der falschen Bewegung von Sternhaufen weiter untersuchen, müssen wir erst einmal klären, was Sternhaufen überhaupt sind. Ganz platt gesagt: Sternhaufen sind Knubbel aus Sonnen. Sternhaufen sind Gebiete, in denen eine extrem hohe Dichte an Sternen vorherrscht. Die Sterne sind meist mehr oder weniger gleichzeitig in derselben Staub- und Gaswolke entstanden. Diese interstellare Molekülwolke ist zum Beispiel aus irgendwelchen Gründen kollabiert. Dadurch wurde es immer heißer in ihrem Inneren, immer dichter und immer heißer und plötzlich haben sich dann an der Stelle ganz viele Baby-Sonnen entzündet. Fertig ist ein Sternhaufen. 

Es gibt sogenannte offene Sternhaufen, da sind die Sterne meist noch relativ jung, bis zu einigen hundert Millionen Jahren, und sie befinden sich in den Spiralarmen der Milchstraße. Ihr kennt bestimmt die Plejaden, die man im Herbst und Winter perfekt am Himmel sehen kann. Die sind ein offener Sternhaufen. Und dann gibt es die alten Kugelsternhaufen, die um die zehn Milliarden Jahre alt sind und die sich in den äußeren Bereichen der Galaxis befinden, im sogenannten Halo.

die Plejaden
Wunderschön am Himmel: der Sternhaufen der Plejaden

Sternhaufen verhalten sich seltsam

Und die Sterne in Sternhaufen bleiben aufgrund ihrer eigenen Gravitation nah beieinander. Sie ziehen sich gegenseitig an. Diese Sternhaufen verhalten sich aber nun laut einer neuen Studie aus der Fachzeitschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society absolut nicht regelkonform.

Sternhaufen verlieren regelmäßig Sterne, die sich dann in zwei sogenannten Gezeiten-Armen ansammeln. Welche Sterne zu einem Schweif eines Sternhaufens gehören, ist oftmals gar nicht so leicht zu bestimmen. Dafür brauchen die Forscher jede Menge Daten über das Alter der Sterne, der Richtung, in der sie sich bewegen und die Geschwindigkeit. 

Gezeitenarme von Sternhaufen

Hilfe bekommen sie von dem Weltraumteleskop GAIA, das die Bewegungen der Sterne in der Milchstraße misst und auch Aufschluss über die Verteilung von Sternen in Gezeiten-Armen geben kann. Ein Gezeiten-Arm befindet sich vor dem Sternhaufen, ein anderer Arm dahinter. Stellt euch vor, ihr habt einen leckeren Berliner, und in beide Seiten steckt ihr jeweils einen Zahnstocher rein. Der Berliner ist euer Sternhaufen. Die beiden Zahnstocher sind die Gezeiten-Arme. So weit, so lecker. 

Ein Gezeiten-Arm fliegt also immer vor dem Sternhaufen her. Der andere Gezeitenarm wird hinter dem Berliner, ähm, Sternhaufen, hergezogen. Der Wissenschaftler Jan Pflamm-Altenburg sagt dazu: „Nach den Newtonschen Gravitationsgesetzen unterliegt es dem Zufall, in welchem der Arme ein verlorener Stern landet“. Heißt für uns: In beiden Gezeitenarmen müssten sich gleich viele Sterne befinden. Und jetzt kommt es: Das ist nicht der Fall. Pflamm-Altenburg sagt weiter: „Wir konnten in unserer Arbeit aber erstmals nachweisen, dass das nicht stimmt: In den Haufen, die wir untersucht haben, enthält der vordere Arm stets deutlich mehr Sterne als der hintere.” Also, hatte Newton wohl irgendwie unrecht. Denn das Verhalten dieser Sterne widerspricht seiner Theorie von Gravitation.

Porträt von Isaac Newton
Isaac Newton: Stimmt seine Theorie von Gravitation noch?

Newtons Gravitationsgesetze

Aber was besagen Newtons Garavitationsgesetze überhaupt? Schauen wir mal ein paar Jahre zurück. Da formulierte Isaac Newton im 17. Jahrhundert das Gravitationsgesetz. Das wollen wir jetzt nicht im Wortlaut wiedergeben. Das soll einfach erklären, warum ein Apfel auf den Boden fällt, oder warum ihr, wenn ihr hochspringt, sofort wieder auf der Erde landet. Das ist Gravitation, genauer gesagt, die Anziehungskraft der Erde. Sie hält euch fest. Und das Newtonsche Gravitationsgesetz besagt, dass jeder Körper auf einen anderen Körper mit einer anziehenden Gravitationskraft einwirkt. Auch ihr zieht grad mit eurem Gewicht kleine Staubteilchen um euch herum an. Und je schwerer ihr seid, umso mehr zieht ihr an.

Mit dem Gesetz konnte Newton erstmals die Schwerkraft auf der Erde, die Anziehung des Mondes und die Planetenbewegungen um die Sonne erklären. Auch solch Phänomene wie die Gezeiten auf der Erde konnten mit diesem Gesetz erklärt werden. Klar gab es damals kleinere Unstimmigkeiten in Newtons Darlegungen, aber spätestens mit Einstein und seiner allgemeinen Relativitätstheorie wurden auch diese geklärt. 

T-Shirt Newton

Tröstet Newton – und holt euch dieses Newtonsche T-Shirt!

Alternative Gravitationstheorie: MOND

So und laut den Astrophysikern passt diese Theorie jetzt nicht zu den Bewegungen der Sternhaufen. Stattdessen haben sie eine alternative und in Fachkreisen höchst umstrittene Theorie aus der Schublade gekramt, mit der sich dieses Phänomen viel besser erklären lässt. Die sogenannte MOND-These. MOND steht für Modified Newtonian Dynamics oder auch für Theorie der Milgromschen Dynamik und diese Theorie wurde 1983 von dem israelischen Physiker Mordehai Milgrom ins Leben gerufen. 

Beruft man sich auf diese Theorie, könnte man davon ausgehen, dass es im vorderen Gezeitenarm des Sternhaufens mehr Sterne geben muss. Anders als die Newtonsche Theorie, die ja besagt, dass es in beiden Armen gleich viele Sterne geben muss. Und laut der Aufzeichnungen stimmen die Daten mit der MOND-These perfekt überein. Pavel Kroupa vom Helmholtz-Institut für Strahlen- und Kernphysik der Universität Bonn erklärt, dass Sterne nach der MOND-These einen Sternhaufen durch zwei Türen, eine vordere und eine hintere, in die Gezeitenarme verlassen können. 

Gezeitenarm der Hyaden von Kroupa AG der Uni Bonn
Gezeitenarm der Hyaden, Quelle: Kroupa AG, Uni Bonn

Laut der Newtonschen Theorie müssten beide Türen gleich groß sein und gleich viel Sterne durchlassen können. Nach der MOND-Theorie ist die vordere Tür aber deutlich größer und kann dementsprechend viel mehr Sterne durchlassen, als der hintere Ausgang. Und die Verteilung der Sterne in den Gezeitenarmen stimmt ziemlich gut mit dem überein, was die MOND-These behauptet, nämlich, dass im vorderen Gezeitenarm viel mehr Sterne sind. 

Die Forscher entwickeln jetzt erstmal neue und genauere Simulationen, um die ersten Erkenntnisse zu prüfen und zu bestätigen. Wenn diese Erkenntnis wirklich bestätigt werden sollte, dann kann Newton einpacken. Denn die Newtonschen Gravitationsgesetze hätten in der Mond-Theorie keine Gültigkeit mehr. Wir müssten diese Gesetze dann überarbeiten und was das für Konsequenzen für die gesamte Physik hätte, könnt ihr euch sicherlich denken.

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Gibt es auf dem Mond Aliens?

Aliens auf dem Mond

Außerirdisches Leben direkt neben uns, Aliens auf dem Mond – die gibt es, glaubt zumindest ein renommierter Harvard-Professor. Gibt es auf dem Mond tatsächlich Aliens?

Der Harvard-Professor Avi Loeb fällt des Öfteren mit spannenden Theorien über Aliens auf. Er ist beispielsweise der größte Verfechter der Idee, dass der interstellare Asteroid Oumuamua kein gewöhnlicher Stein war, sondern eine Alien-Sonde. Der Durchflug von Oumuamua durch unser Sonnensystem im Jahre 2017 war eine echte Premiere. Es war das erste Objekt in unserem Sonnensystem, das eindeutig als interstellar identifiziert werden konnte, also aus einem anderen Sternsystem stammte. 

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Bei so gut wie allen anderen Asteroiden und Kometen in unserem Sonnensystem ist man sich sicher, dass sie auch hier in unserem System entstanden sind. Ein Objekt aus einem anderen Sonnensystem ist wirklich etwas Besonderes und es stellte sich eben naturgemäß die Frage, ob Oumuamua vielleicht absichtlich von Aliens geschickt wurde. Wirklich handfeste Beweise dafür gibt es bis heute nicht, aber Avi Loeb hält an seiner Theorie fest. Egal, ob man Avi Loeb zustimmt oder nicht, er argumentiert grundsätzlich seriös, ist Harvard-Professor und in der astronomischen Szene höchst anerkannt. Umso spannender ist es, dass er auch noch eine andere spektakuläre Idee auf Lager hat – und die betrifft unseren Mond! 

Darstellung von Oumuamua (ESO_M. Kornmesser)
Darstellung von Oumuamua (ESO_M. Kornmesser)

Aliens auf dem Mond?

Es geht um Aliens. Avi Loeb hält es für wahrscheinlich, dass es auf dem Mond Aliens gibt. Er schreibt dazu: “Die Idee ist, die Mondoberfläche als ein Fischernetz für interstellare Objekte zu betrachten, die sich im Laufe der Zeit angesammelt haben und möglicherweise Bausteine des Lebens aus den bewohnbaren Umgebungen um andere Sterne liefern.”

Auf den ersten Blick würde man unseren Mond nicht mit Leben in Verbindung bringen. Der Mond besitzt keine Atmosphäre, die Temperaturen sind extrem und auf der Oberfläche befindet sich im Prinzip nur Mondstaub, sogenannter Regolith. Aber gerade diese kargen Eigenschaften könnten ihn dafür prädestinieren, Spuren von Alien-Leben zu enthalten. Denn das Fehlen einer Mondatmosphäre garantiert, dass Substanzen, die den Mond aus den Tiefen des Weltraums erreichen, auf der Mondoberfläche landen könnten, ohne zu verglühen. Der Grund, weshalb wir auf der Erde Sternschnuppen sehen, ist ja letztlich nur, dass Steinchen aus dem Weltraum durch Reibung in der Atmosphäre verglühen. Das geht auf dem Mond mangels Atmosphäre nicht. Außerdem ist der Mond – so weit wir wissen – geologisch weitestgehend inaktiv. Keine Vulkane, keine Erdbeben. 

Ablagerungen auf dem Mond könnten Alien-Spuren enthalten

Und das bedeutet, dass die auf seiner Oberfläche abgelagerten Partikel erhalten bleiben und sich nicht mit dem tiefen Mondinneren vermengen, es gibt also keine Sedimentdurchmischung. Der Mond ist also wie eine Art kosmischer Briefkasten, der in den letzten Milliarden Jahren zuverlässig die Post aus dem All aufgefangen hat und sie nach wie vor für uns lagert. Doch wir Menschen haben uns bislang nicht besonders dankbar gezeigt und haben die Post noch nie geleert. Was für geheimnisvolle Zuschriften und Briefe aus den Weiten des Universums mag der Mond für uns bereithalten.

Unser Mond
Unser Mond: Leben dort eventuell Aliens?

Dabei könnten die Ablagerungen auf dem Mond wirklich hoch interessant sein. Denken wir mal zurück an Oumuamua – statistisch gesehen sind in den vergangenen Milliarden Jahren sehr viele solcher interstellaren Objekte in das Sonnensystem eingetreten und wenn wir in unserer Nähe irgendwo Ablagerungen davon finden, dann auf dem Mond. 

Avi Loeb sagt: “Sollten interstellare Impaktoren die Bausteine extraterrestrischen Lebens enthalten, könnte man diese Biomarker durch die Analyse von Mondoberflächenproben gewinnen. Die Identifizierung von Biomarkern aus Material, das aus der bewohnbaren Zone um andere Sterne stammt, würde uns Aufschluss über die Art des außerirdischen Lebens geben.”

Mondgestein analysieren und Aliens finden

Es klingt unglaublich, aber es ist absolut schlüssig: Durch die Analyse von Mondgestein könnten wir Spuren von außerirdischem Leben aus anderen Sternsystemen finden. Da fragen sich jetzt sicherlich einige von euch, ob wir da nicht einfach die Proben untersuchen könnten, die von den Apollo-Astronauten mit zur Erde gebracht wurden. Theoretisch schon, aber das ist natürlich nur eine begrenzte Probengröße und diese Steine sind auch schon lange kontaminiert, dadurch dass sie sich eben nun auf der Erde befinden. 

Buzz Aldrins Fußbabdruck im Regolith
Buzz Aldrins Fußbabdruck im Regolith

Um wirklich die Spuren von Alien-Leben im Regolith zu finden, müssten wir also Experimente direkt auf dem Mond durchführen. Und das könnte in den kommenden Jahren geschehen, denn im Rahmen des Artemis-Programm will die NASA wieder Astronauten auf unseren Trabanten schicken und sogar eine feste Basis auf dem Mond errichten. Stellt sich nur die Frage, wie wir dann feststellen können, ob das analysierte Mondgestein Spuren von extraterrestrischem Leben enthält – schließlich haben wir da keine Erfahrungswerte, wonach wir genau suchen müssen. 

Verhältnis der Isotope gibt Hinweise auf Aliens

Einen interstellaren Ursprung, also eine Herkunft aus einem fremden Sternsystem festzustellen, wäre gar nicht so schwer. Eine Abweichung vom einzigartigen solaren Verhältnis der Isotope von Sauerstoff, Kohlenstoff oder Stickstoff würde da schon ausreichen. Aber das alleine wäre noch kein Nachweis von Aliens. Laut Avi Loeb bestehen aber durchaus gute Chancen, im Mondstaub die Biosignaturen von Alien-Leben zu finden. 

Auf der Erde etwa wurden die ältesten Mikrofossilien mit eindeutigen Beweisen für biologische Zellen, die vor etwa 3,4 Milliarden Jahren lebten, in der Strelley Pool Formation in Westaustralien entdeckt. Wenn man sich die Zeitspanne ansieht, in der der Mond schon existiert, ist es nicht unmöglich, dass wir Überreste von außerirdischen Zellstrukturen auf dem Mond finden, die durch interstellare Objekte in unser Sonnensystem gebracht wurden. 

Mikrofossil aus den Strelley Pools (Julien Alleon, GPL)
Mikrofossil aus den Strelley Pools (Julien Alleon, GPL)

Und das könnte uns dann direkt auch eine der größten Fragen der Astrobiologie beantworten: Ähnlichkeiten zwischen irdischem Leben und den potentiellen Überresten von Alien-Leben im Mondgestein würden darauf hindeuten, dass es überall einen einzigartigen biochemischen Weg für das Leben gibt, also dass das Leben im Prinzip überall ähnlich aufgebaut ist. Dann wüssten wir auch viel eher, nach welchen Signaturen von Leben wir auf weit entfernten Exoplaneten suchen müssten. 

Meteorit

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

Panspermie: Leben verbreitet sich zwischen Sternsystemen

Ein solcher Fund würde außerdem beweisen, dass die Panspermie-Hypothese Realität ist, also die Idee, dass Leben sich durch den Weltraum zwischen Sternsystemen verbreiten kann. Das könnte sogar bedeuten, dass auch das Leben auf der Erde ursprünglich von ganz woanders, von einem weit entfernten Ort innerhalb unserer Milchstraße kam. Noch aufregender wäre es, Spuren von technologischen Geräten zu finden, die vor Milliarden Jahren auf der Mondoberfläche abgestürzt sind. Avi Loeb glaubt daran und sagt: “Das käme einem Brief einer außerirdischen Zivilisation gleich, der besagt: „Wir existieren. Ohne einen Blick in unseren Briefkasten würden wir nie erfahren, dass eine solche Botschaft angekommen ist.” 

Es ist definitiv einen Versuch wert, denn die andere Alternative, wirklich zu fremden Sternsystemen hinzufliegen und dort vor Ort Proben zu nehmen, würde bei unserem derzeitigen Stand der Technik viele Jahrtausende in Anspruch nehmen. Allein unser Nachbarstern Proxima Centauri ist 4,2 Lichtjahre entfernt. Würden die Voyager-Sonden, die sehr schnell sind, in Richtung Proxima Centauri fliegen, bräuchten sie immer noch über 70.000 Jahre. Unfassbar. Wenn Loebs Theorie stimmt, ist der Mond also unsere beste Chance um die Spuren von außerirdischen Leben zu entdecken.

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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. 

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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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