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Monday, August 10, 2020

Was sagt die Astrobiologie über Aliens?

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Filme haben uns über die Jahre ein recht einprägsames Bild außerirdischen Lebens gegeben. Wir haben mittlerweile eine gewisse Vorstellung, wenn wir an Aliens denken. Doch es gibt eine Wissenschaftsdisziplin, die sich mit dem Aussehen von Aliens beschäftigt – die Astrobiologie.

Zu anthropozentrische Betrachtung

Wie stellen sich die meisten Außerirdische vor? Seit den 1890ern existiert die Vorstellung der Marsmenschen, einer postulierten hochentwickelten Spezies auf dem Planeten Mars. Auslöser waren die sogenannten Marskanäle, linienförmige Strukturen, von denen man dachte, sie würden Wasser von den Polen zum Äquator leiten, um eine sterbende Zivilisation zu versorgen.

Aber auch auf der Sonne, dem Jupiter und sogar dem Mond vermutete man lange Leben, an dem Namen Mondmeer etwa kann man bereits sehen, dass man die dunklen Lavaebenen auf unserem Trabanten lange für echte Ozeane aus Wasser hielt. Und auch auf der Venus sprach man von Venusianern, Lebewesen, die unter der Wolkendecke der Venus leben.

Wie stellte man sich nun diese Lebewesen vor? Die Venusianer sind natürlich große, blonde und leicht bekleidete Frauen, die sich in den Schwefelwolken räkeln – anatomisch sind sie also Menschen. Die Marsmenschen sind – im wahrsten Sinne des Wortes – dasselbe in grün.

Wir stellen uns Aliens bis heute also immer als recht menschenähnlich vor – zwei Arme, zwei Beine, ein Kopf, ein Rumpf, Augen, Nase, Mund, Hände und Füße. Überhaupt tendieren wir zu einer sehr auf den Menschen ausgerichteten Sichtweise auf unser Universum – gedanklich stehen wir bei einigen wohl doch noch im Mittelpunkt der Welt.

Dies ist nicht nur erkennbar am Auftreten Außerirdischer in Filmen und auch alten Schriften. Unser Gehirn interpretiert auch alles im Weltraum als etwas, was wir aus unserem Alltag kennen. Und so erkennen wir in kosmischen Nebeln Augen oder aber in Felsformationen Gesichter, etwa der berühmte Marsgesicht.

Eigentlich ist es nichts anderes als ein ganz normaler Berg, doch wir Menschen kommen gedanklich einfach nicht klar mit etwas, was “einfach so” da ist. Wir ordnen Dinge in Kategorien ein und wir meinen, weil es auf der Erde so ist, muss dies die einzige Möglichkeit im Universum sein.

Doch dass die menschliche Kultur und unsere Anschauungen und Aussehen das Ergebnis einer mehr oder weniger zufällig so verlaufenen Geschichte ist, vergessen wir dabei häufig.

Doch ist es realistisch, sehen Lebewesen auf anderen Himmelskörpern wirklich so aus wie wir Menschen oder sind außerirdische Lebensformen womöglich so exotisch, dass wir sie uns nicht einmal vorstellen können? Überspitzt gefragt: Ist das Universum voll von englischsprachigen William Shatners wie in Star Trek?

Universelle Gesetze

Tatsächlich gibt es einiges, was aus der Perspektive der Astrobiologie darauf hindeutet, dass Außerirdische uns ähnlich sind. Die Gesetze der Physik sind etwa universell und auch die Evolution ist diesen unterworfen. So ist etwa ein symmetrischer Aufbau in Richtung der Bewegungsrichtung aerodynamisch von Vorteil – in Hamburg genauso wie in der Andromedagalaxie.

Genauso sind Flossen im Wasser die effektivste Art, sich fortzubewegen und das überall, denn Wasser ist ebenfalls überall gleich. Die Aufnahme von Licht zur Orientierung hat sich ebenfalls bewährt, daher werden Außerirdische, sollten sie auf dem Boden leben, wohl auch so was wie Augen haben.

Zumindest aus dieser Perspektive sind Aliens uns Menschen also womöglich tatsächlich recht ähnlich. Die Evolution beruht natürlich auch zu einem großen Teil auf Zufall, würde man sie nochmal ablaufen lassen, käme wohl nicht dasselbe heraus. Doch gewisse Merkmale würden sich immer wieder durchsetzen.

Augen sind etwa auch auf der Erde mehrfach unabhängig voneinander entstanden. Die Augen unterschiedlicher Lebewesen haben natürlich einen unterschiedlichen Aufbau, denn das ist von ihrem Lebensraum abhängig, doch das Prinzip, Licht aufzunehmen, scheint recht universell zu sein. Vermutlich haben Außerirdische sogar zwei Augen, denn nur dies ermöglicht räumliches Sehen, was ein großer Vorteil ist.

Genauso ist es bei Flossen: Haie und Delfine sind kein bisschen miteinander verwandt, das eine ist ein Fisch und das andere ein Säugetier. Da aber beide vor derselben evolutionären Aufgabe stehen, haben auch beide Flossen entwickelt – komplett unabhängig voneinander.

Dabei ist die Vorstellung falsch, Vögel hätten Flügel, damit sie fliegen können und Fische Flossen, damit sie schwimmen können. Beide haben diese Eigenschaften zufällig bekommen und gelernt, damit zu fliegen und zu schwimmen. Da dies eine sehr sinnvolle Fähigkeit ist, haben sie überlebt, während andere gestorben sind. So haben sich diese Merkmale durchgesetzt.

Wir sehen also, das oberste Gesetz der Astrobiologie ist das der überall gleich geltenden Naturgesetze, man spricht vom sogenannten Kosmologischen Prinzip: Im wesentlichen sieht das Universum in jeder Ecke gleich aus. Wichtig für ihr Aussehen ist demnach, wo genau die Außerirdischen leben.

Wo leben die Aliens?

Da liegen die Vorstellungen der Science Fiction vielleicht sogar gar nicht so weit daneben, besonders in Bezug auf den Mars. Der Mars hat zum Beispiel etwas andere Bedingungen auf seiner Oberfläche. Natürlich gibt es dort ebenfalls Sonnenlicht und eine Atmosphäre, grundsätzlich würde der Aufbau von Marsmenschen also unserem ähneln.

Aber in gewissen Dingen unterscheidet sich der Mars auch von der Erde, zum Beispiel in seiner Größe, er ist nur etwa halb so groß und an seiner Oberfläche herrschen 38% der irdischen Schwerkraft. Zudem ist es dort deutlich kälter, die Temperaturen liegen im Mittel bei -63°C.

Aus diesen Gründen sind kleine und zierliche Lebensformen auf dem Mars im Vorteil. Stürze sind aufgrund der geringen Schwerkraft etwa kaum ein Problem, weshalb Lebewesen dort keinen Schutz oder gar eine Panzerung dagegen benötigen. Die geringere Schwerkraft sorgt auch dafür, dass viel weniger Kraft notwendig wäre, um sich fortzubewegen – auf der Erde würden Marsmenschen wohl zusammenbrechen.

Kleinere Lebewesen halten sich natürlich auch näher am Boden auf und können somit mehr Bodenwärme erhalten, die durch radioaktiven Zerfall im Inneren des Planeten entsteht.

Camilo SanchezLittlegreenman antennaCC BY 3.0

Natürlich gibt es keine Marsmenschen, intelligentes Leben auf dem Mars ist ein reines Gedankenspiel. Aber gäbe es denn Marsmenschen, sähen sie wohl tatsächlich ähnlich aus wie in den Science Fiction-Filmen geschildert.

Riesen-Aliens auf Riesen-Planeten?

Außerirdische, die auf sogenannten Supererden leben, also Gesteinsplaneten, die massereicher sind als die Erde, wären vermutlich eher groß und kräftig, aber auch stark gepanzert, denn hier ist die Gravitation viel größer als auf der Erde.

Ein großer Teil der entdeckten Planeten sind solche Supererden, große gepanzerte Lebewesen könnten im Universum also durchaus weit verbreitet sein. Tatsächlich könnten Lebewesen auf einer Supererde aber auch die Lüfte erobern – trotz der höheren Gravitation oder gerade deswegen.

Denn durch die stärkere Gravitation hat eine Supererde vermutlich eine viel dickere Atmosphäre, in der für das Fliegen viel weniger Energie aufgewandt werden muss. Vögel könnten es hier also einfacher haben als auf der Erde und auch deutlich größer sein.

Eine sauerstoffreiche Atmosphäre würde zudem auch riesige Insekten ermöglichen, die über die Haut atmen. Auch auf der Erde gab es wohl Phasen, in der die Atmosphäre viel mehr Sauerstoff enthielt – Meter große Libellen könnten solche Planeten bevölkern.

Die Zone des Lebens

Wichtig für die Astrobiologie ist also, wo die außerirdischen Lebensformen leben, auf einem Erdzwilling, der sich nur in Details von der Erde unterscheidet oder auf vollkommen fremdartigen Planeten. Beschäftigen wir uns zunächst mit der ersten Option.

Lange hielt man erdähnliche Planeten für die einzige mögliche Heimat Außerirdischer. Gemeint sind Gesteinsplaneten, etwa die eben erklärten Supererden, die in der sogenannten bewohnbaren Zone um ihren Stern kreisen. Das ist der Bereich, in dem die Strahlungsleistung des Sterns Temperaturen ermöglicht, die flüssiges Wasser ermöglichen.

In diesem Bild ist der innerste Planet zu nahe an seinem Stern und daher zu heiß, dementsprechend kann Wasser hier nur als Dampf existieren. Der äußerste Planet ist weit außen, dort ist es zu kalt, Wasser existiert dort nur als Eis.

Nur in der goldenen Mitte ist die Strahlungsintensität genau richtig, der zweite Planet kreist in der bewohnbaren Zone, dem grau unterlegten Bereich. Die Menge an Strahlung, die ein Planet von seinem Stern empfängt ist der sogenannte Stellare Fluss, die Erde hat hier einen Stellaren Fluss von exakt 1.

Zudem gibt es den Earth Similarity Index (ESI), ein Wert, der angibt, wie erdähnlich ein Himmelskörper ist. Wie man ihn genau berechnet, ist sehr kompliziert, man vergleicht verschiedene Parameter des Planeten mit denen der Erde. Dadurch berechnet man einen Index für die bloßen inneren Eigenschaften (Dichte, Radius) und einen für die Oberfläche (Gravitation, Temperatur).

Aus diesen beiden Indizes (ich warte schon ewig darauf, diesen Plural mal verwenden zu können) berechnet man dann einen gemeinsamen Index:

Natürlich habe ich hier viele Details unterschlagen, nicht jeder Planet in der bewohnbaren Zone ist bewohnbar, die bewohnbare Zone ist nur eine von vielen Bedingungen für einen lebensfreundlichen Planeten. Gleichzeitig gibt es auch mögliche Orte außerhalb der bewohnbaren Zonen, an denen Leben existieren könnte.

Eine wichtige Rolle spielt in der Astrobiologie also immer auch die Suche nach Exoplaneten, also Planeten außerhalb unseres Sonnensystems. Derzeit gibt es einige mögliche Orte, die wir bereits entdeckt haben, an denen außerirdisches Leben womöglich existieren kann.

Mir ist es an dieser Stelle wichtig zu betonen, dass noch nicht einmal klar ist, ob auf den folgenden Planeten Bedingungen herrschen, die außerirdisches Leben ermöglichen, ganz zu schweigen davon, ob es dann auch wirklich entsteht.

Derzeit haben wir noch nicht die nötige Technologie, um die Atmosphären und somit auch die Bewohnbarkeit erdgroßer Planeten zu analysieren, dies wird voraussichtlich ab 2021 mit dem James Webb Space Telescope möglich sein, dessen Start sich jedoch verzögert. Dieses Teleskop wird die Astrobiologie grundlegend verändern.

PlanetSternESIStellarer Fluss
Kepler-1649cKepler-1649 ?0,75 
Teegarden bTeegardens Stern0,931,21
TRAPPIST-1dTRAPPIST-10,891,21
Proxima Centauri bProxima Centauri0,870,69
Gliese 667CcGliese 667C0,781,33
Kepler-186 fKepler-1860,580,26
Kepler-452 bKepler-4520,831,11
LHS 1140 bLHS 11400,690,48
ErdeSonne1,01,0

Sollte es Leben auf solchen Planeten geben, dann treffen die klassischen Bilder von menschenähnlichen Aliens also vielleicht tatsächlich zu. Diese Lebewesen hätten Augen, Arme und Beine – vermutlich aber nicht mehr als vier, denn Gliedmaßen sind sehr energieintensiv und anfällig für Verletzungen – in der Natur haben Lebewesen nur mehr als vier Gliedmaßen, wenn sie davon einen großen Vorteil haben.

Doch mittlerweile geht man davon aus, dass Leben an viel mehr Orten entstehen kann. Leben, welches auf Himmelskörpern existiert, die sich grundlegend von der Erde unterscheiden, sähe womöglich ganz anders aus. Die Astrobiologie gibt dort faszinierende Möglichkeiten.

Leben auf Ozeanwelten

Da gibt es etwa die Ozeanplaneten, das sind Himmelskörper die den Titel “Blauer Planet” verdient hätten, denn im Gegensatz zur Erde, die nur zu 0,02% aus Wasser besteht, macht Wasser bei diesen Planeten einen signifikanten Teil der Masse aus. Ozeanplaneten haben keine Landmassen, sind komplett von einem Ozean bedeckt und auch interessant für die Astrobiologie.

Dieser Ozean wäre jedoch nicht vergleichbar mit den irdischen Meeren, er wäre vermutlich hunderte Kilometer tief. An seinem Grund wäre der Druck so hoch, dass das Wasser exotische Formen annehmen würde. Dort kann der Druck auch Eis bei hohen Temperaturen ermöglichen, eine von mittlerweile etwa 20 bekannten Eissorten.

Grundsätzlich sind solche Ozeanplaneten für Leben nicht besonders empfänglich, denn das exotische Eis würde sich am Meeresboden ablagern und den Austausch von Stoffen zwischen Wasser und Gestein unterbinden – genau dieser Zyklus ist aber wichtig für ein stabiles Klima. Ein Ozeanplanet könnte also leicht ins Ungleichgewicht geraten und viel zu warm oder viel zu kalt werden.

Theoretisch ist ein stabiles Klima auf einem Ozeanplaneten möglich, aber die bewohnbare Zone wäre für diese Planeten deutlich enger. Wie ein solches Leben aussehen könnte, weiß man nicht. Womöglich kann Leben auch in noch größeren Tiefen unter größerem Druck entstehen als in den elf Kilometern Wassertiefe auf der Erde.

Bei hunderte Kilometer tiefen Gewässern muss man jedoch davon ausgehen, dass ein Großteil des Ozeans gänzlich tot ist, wir können uns kein Organismus vorstellen, der solchem Druck widerstehen könnte. Aber in seichteren Gebieten könnten Lebewesen ähnlich wie auf der Erde durch Biolumineszenz ihr eigenes Licht erzeugen.

Intelligentes Leben auf Ozeanplaneten schließt die Astrobiologie jedoch mehr oder weniger aus, denn zahlreiche Errungenschaften einer technischen Zivilisation basieren auf Feuer, was unter Wasser nicht möglich ist. Genauso wichtig ist ein Daumen oder ein Greifapparat, mit dem man seine Umwelt direkt verändern kann.

Und auch der Blick zum Sternenhimmel ist für die Entwicklung einer Zivilisation vermutlich sehr wichtig. Es ist fraglich, ob intelligentes Leben ohne diese Faktoren entstehen kann. Ein möglicher Ozeanplanet ist übrigens GJ 1214 b.

Leben in subglazialen Ozeanen?

Ebenfalls ihr eigenes Licht erzeugen müssten Lebewesen, die in einem subglazialen Ozean leben, also einem Ozean unterhalb der einer Eisdecke. Solche Gewässer gibt es auf der Erde, dem Mars und auch an anderen Orten in unserem Sonnensystem, auf Europa, Enceladus, Ganymed und vermutlich noch viel mehr Monden. Derzeit sind sie die interessantesten Himmelskörper für die Astrobiologie.

Diese Lebewesen würden nie einen Sonnenstrahl zu Gesicht bekommen, aber die Astrobiologie kennt auch hier Lösungen. Die Gezeitenkräfte des Planeten auf den Mond könnten zum Beispiel für genügend Reibungswärme sorgen, um geologische Prozesse in Gang zu setzen – etwa hydrothermale Quellen.

Solche Lebensformen könnten ihre Energie aus sogenannten Schwarzen Rauchern beziehen, also Quellen am Boden des Ozeans, aus denen Material direkt aus dem Innern ins Wasser strömt. Auf der Erde sind Schwarze Raucher die einzige Energiequelle für Tiefseelebewesen und ein Hort des Lebens. Daher sind die für die Astrobiologie von großer Bedeutung.

Leben in solchen Ozeanen ist unsere beste Chance, Außerirdische in den nächsten Jahren direkt zu Gesicht zu bekommen, ganz einfach weil wir dort mit Raumsonden hinfliegen können. Zumindest im Ozean von Europa genügt der Sauerstoffgehalt wohl auch für komplexeres Leben. Flögen wir dorthin, sähen wir also womöglich Kraken, Fische, Rochen und all die Lebewesen, die es auch hier gibt.

Ein langer Atem auf Saturnmond Titan

Aber selbst auf noch fremdartigeren Himmelskörpern könnte es laut der Astrobiologie Lebensformen geben, etwa auf Eiswelten wie dem Saturnmond Titan. Dort herrschen Temperaturen von fast -180°C, flüssiges Wasser ist kaum möglich. Dennoch gibt es auf Titan riesige Meter tiefe Seen an der Oberfläche, es gibt Regen, Buchten, Flüsse, Blasen, Quellen und Karstlandschaften.

All dies besteht jedoch nicht aus Wasser, sondern vor allem aus Methan. Theoretisch könnten sich auch in den klaren Methanseen des Mondes Lebensformen befinden. Diese würden sich jedoch deutlich von den irdischen unterscheiden. Für die Astrobiologie ist Titan von unglaublichem Wert.

Hier auf der Erde ist Wasser das Lösungsmittel für biochemische Reaktionen, es ermöglicht etwa die Bildung von Ionen, die für Nervensignale nötig sind und ist auch die Grundlage des menschlichen Bluts als Transportmittel. Grundsätzlich spricht nichts dagegen, dass Methan diese Rolle nicht auch übernehmen kann, wenn es flüssig ist.

Methan hat jedoch etwas andere Eigenschaften als Wasser, etwa eine viel geringere Oberflächenspannung. Aus diesem Grund sähe auch das Leben auf einer solchen Welt ganz anders aus – Zellen könnten viel größer sein und Prozesse liefen in Zeitlupe ab.

Die Astrobiologie sagt für solche Welten also vielleicht Zellen, die so groß sind wie Felsbrocken, voraus. Sie könnten durch die Gebirge rollen und Methan schlürfen. Zudem würden sie in ganz anderen Zeitskalen leben als wir Menschen, aufgrund der verlangsamten chemischen Reaktionen. Solche Lebewesen würden vermutlich hunderttausende oder Millionen Jahre leben – ein Menschenleben käme ihnen vor wie ein Augenblick.

Es könnte aber auch deutlich kleine Organismen geben, die in den Seen des Titans leben und ihre Energie aus chemischen Reaktionen gewinnen, etwa von Wasserstoff und Acetylen.

Wie bereits gesagt haben wir eine solche Eiswelt mit dem Saturnmond Titan direkt vor unserer kosmischen Haustür, 2026 wollen wir diese Chance nutzen und eine Drohne dorthin schicken, die nach Leben suchen soll. Gelandet sind wir dort sogar schon, weshalb wir Bilder von seiner Oberfläche haben.

Dabei wurde auch ein Ungleichgewicht in der chemischen Zusammensetzung gefunden, es gibt zu wenig Wassereis zu zu viel Benzol, auch ein noch unbekanntes organisches Material wurde gefunden. Ursache könnten noch unbekannte chemische Vorgänge sein – oder aber der Stoffwechsel potentieller Aliens.

Es ist aber mittlerweile überhaupt fraglich, ob Leben auf anderen Stoffen als Kohlenstoff basieren kann. Die Erde ist nämlich eigentlich verhältnismäßig arm an Kohlenstoff. Könnte Leben auch auf zum Beispiel Silizium basieren, müsste es eigentlich auf der Erde so sein. Aber wer weiß, vielleicht finden wir ja bald doch die ersten Felsbrocken-Zellen…

Leben auf Kohlenstoffplaneten?

Apropos Kohlenstoff, eine noch fremdartigere Chemie könnte Leben auf sogenannten Kohlenstoffplaneten aufweisen. Unsere Erde besteht vor allem aus Silizium, Sauerstoff und Eisen, doch näher im Zentrum der Galaxie dürften sich Planeten bilden, auf denen Kohlenstoff der dominante Stoff ist.

Diese Planeten wären wirklich skurril: Es gäbe Ozeane aus Öl und Vulkane, die Diamant speien – würden je Menschen einen solchen Planeten betreten, würde die Wirtschaft wohl zusammenbrechen. Aber vor allem für die Astrobiologie sind Kohlenstoffplaneten interessant.

Auch auf solchen Kohlenstoffplaneten könnte es theoretisch Leben geben und auch schon früher gegeben haben – man vermutet, dass die ersten Planeten nach dem Urknall Kohlenstoffplaneten waren. Natürlich sähe Leben auf solchen Planeten ganz anders aus als auf der Erde.

Wir nehmen hier Kohlenstoff als Nahrung auf – Pflanzen, Fleisch, Früchte, all das ist im Grunde genommen Kohlenstoff. Diesen Kohlenstoff veratmen wir dann in eine sauerstoffreiche Atmosphäre. Auf Kohlenstoffplaneten sagt die Astrobiologie das Gegenteil voraus: Diese Lebewesen könnten Sauerstoff als Nahrung nutzen und in die Kohlenstoffatmosphäre veratmen. Die Astrobiologie schließt das tatsächlich nicht aus.

Noch ist aber nicht sicher, ob Kohlenstoffplaneten wirklich existieren, es wurden erst einige Kandidaten dafür gefunden, aber keiner mit für Leben geeigneten Temperaturen – etwa Janssen.

Ein Roter Zwerg als Heimatstern?

Was ist mit Lebewesen, die auf einem Planeten leben, der eine andere Sternklasse umkreist? Die Sonne ist ein sogenannter Gelber Zwerg der Spektralklasse G. Das bedeutet, sie ist in allem also ungefähr in der Mitte: Masse, Temperatur, Farbe, Lebensdauer. Doch sie stellt eine Minderheit dar, denn insgesamt gibt es mindestens sieben Spektralklassen, und zwar O, B, A, F, G, K und M.

Es gibt einige Methoden, mit denen man sich diese Spektralklassen recht gut merken kann, zum Beispiel Merksätze:

Offenbar Benutzten Astronomen Furchtbar Gerne Komische Merksätze.

Oder für unsere bayerischen Leser:

Ohne Bier Aus´m Fass Gibt´s Koa M

Dabei ist ein O-Stern der heißeste, größte, bläulichste und kurzlebigste Stern, ein M-Stern ist rötlich, dabei gibt es Rote Zwerge, das sind sehr kleine und langlebige Sterne und Rote Riesen, das sind sonnenähnliche Sterne in ihrem Spätstadium.

Wie sähe Leben auf einem Planeten aus, der einen Roten Zwerg der Spektralklasse M umkreist? Zunächst müsste ein solcher Planet seinen Stern viel näher umkreisen als die Erde die Sonne, denn die bewohnbare Zone läge hier viel näher am Stern.

Vermutlich wäre das so nah, dass der Planet in eine sogenannte gebundene Rotation eintritt, sich die Rotationsperiode um seinen Stern also mit der um sich selbst angleicht, ähnlich wie bei unserem Mond. Das führt dazu, dass eine Seite des Planeten permanent im Sonnenlicht liegt und auf der anderen ewige Nacht herrscht.

Das Leben auf diesen Seiten könnte sich also radikal voneinander unterscheiden, vielleicht ist es sogar nur auf einer Seite oder nur in der Übergangszone möglich. Die Sonne steht dort immer an derselben Stelle. Obwohl der Stern dort viel größer aussehe als die Sonne auf der Erde, wäre es auf dem Planeten selbst mittags nur dämmrig.

Die Pflanzen wären dort vermutlich schwarz, denn sie müssten die knappe Strahlung viel effizienter nutzen. Vor allem bräuchten sie einen guten Schutz gegen Strahlung, denn viele Rote Zwerge bombardieren ihre Planeten geradezu damit. Das liegt daran, dass diese Sterne fast gänzlich konvektiv sind, Plasmaströme verteilen die Materie also durch den ganzen Stern.

Dadurch kann der Stern seinen Wasserstoff sehr effizient verbrauchen, weshalb er viele Male länger strahlt als das Universum bisher existiert. Das ist natürlich sehr förderlich für die Entwicklung von Leben, denn die Sonne hat ihren Zenit schon beinahe überschritten, als auf der Erde das erste Leben entstand.

Schon in einigen hundert Millionen Jahren wird das Leben auf der Erde aussterben – das Leben eines Roten Zwerges hat dann noch nicht einmal begonnen. Das macht Rote Zwerge für die Astrobiologie interessant.

Doch diese Konvektionsströme sorgen auch für ein extrem starkes Magnetfeld und harte Eruptionen, Rote Zwerge können dann um das hundertfache an Leuchtkraft zunehmen. Schon die Sonne kann uns mit Eruptionen gefährden, zum Beispiel durch den Ausfall von Satelliten, sie sind auch eine Gefahr für Astronauten.

Rote Zwerge könnten jedoch sogar die Oberfläche von Planeten rösten, kein irdisches Lebewesen hätte auch nur den Hauch einer Chance, die Strahlung eines aktiven Roten Zwerges zu überleben. Selbst die Ozonschicht und die Atmosphäre der Erde wäre längst zerstört. Ich habe hier mehr über die Lebensfreundlichkeit Roter Zwerge geschrieben.

Aber auch auf Planeten um weiße Zwerge könnte es theoretisch Leben geben, darüber aber ich hier mehr geschrieben. Am interessantesten für die Astrobiologie könnten jedoch Orange Zwerge wie etwa Epsilon Eridani sein, sie gehören zur Spektralklasse K, sind sehr ruhig und strahlen dennoch hunderte Millionen Jahre.

Leben auf Gasplaneten?

Die Astrobiologie kennt aber noch skurrilere Möglichkeiten, bisher gehen wir davon aus, dass Lebewesen auf einem Himmelskörper aus Gestein existieren müssen. Doch die meisten Planeten, die wir bisher entdeckten haben, sind Gasriesen ohne eine feste Oberfläche. Womöglich könnte auch dort Leben existieren.

In der Atmosphäre von Gasplaneten können durchaus erdähnliche Temperaturen herrschen, auch die grundlegenden Bausteine des Lebens wären womöglich vorhanden, Sauerstoff, Kohlenstoff, Wasserstoff und Nährstoffe.

Schon einer der Begründer der modernen Astrobiologie, Carl Sagan, befasste sich mit Leben auf Gasplaneten:

“Four kinds of organisms are considered: primary photosynthetic autotrophs (‘sinkers’), larger autotrophs or heterotrophs that actively maintain their pressure level (‘floaters’), organisms that seek out others (‘hunters’), and organisms that live at almost pyrolytic depths (‘scavengers’). It is concluded that ecological niches for sinkers, floaters, and hunters appear to exist in the Jovian atmosphere.”

Er stellte sich durchaus komplexes Leben vor und entwarf sogar ein hypothetisches Ökosystem. So sollte es etwa “sinker” geben, die ihre Baustoffe aus anorganischer, also unbelebter Materie gewinnen und “floater”, die aktiv in der Atmosphäre schweben, sie könnten aussehen wie riesige Quallen oder Tintenfische in der Luft.

“Hunter” könnten andere Lebewesen aufsuchen und als Nahrung nutzen, während “scavengers” sich von toten Lebewesen ernähren könnten, wobei fraglich ist, ob Aas in der Atmosphäre nicht zu Boden sinkt. Zumindest für die ersten drei könnten jedoch Nischen in der Atmosphäre existieren. Ähnliches gilt für Braune Zwerge, eine Zwischenstufe zwischen Gasriese und Stern.

Erkennen wir Leben als Leben?

Leben auf Gasplaneten, in Ölmeeren, auf Supererden, das ist natürlich schon ziemlich seltsam, aber wenn man genauer überlegt, unterscheiden selbst diese Lebewesen sich nur in Details von uns. Wir müssen in der Astrobiologie noch viel mehr hinterfragen, unsere anthropozentrische Brille gänzlich ablegen. Wer sagt, dass Leben an einen Planeten gebunden sein muss?

Es könnte seltsame Lebensformen im Innern eines Sterns geben und wir hätten keine Ahnung davon, weil wir dort einfach nicht suchen – selbst unsere Sonne könnte theoretisch im Innern bewohnt sein. Vielleicht schweben Bakterien in der Hochatmosphäre der Venus. Vielleicht sind Kleinslebewesen im Innern von Asteroiden und Kometen gefroren.

Vielleicht erkennen wir Leben nicht einmal, die Astrobiologie bietet grenzenlose Möglichkeiten. Würden Außerirdische auf die Erde kommen, würden sie dann Bäume oder Gras als Leben erkennen? Vermutlich nicht, da diese Lebensformen auf anderen Zeitskalen existieren – bei Aliens könnte das noch extremer sein, sie könnten nur Sekundenbruchteile oder aber Milliarden von Jahren existieren.

Womöglich schweben sie auch frei im Weltraum herum und sehen aus wie riesige Gaswolken, vielleicht bestehen sie nicht aus Atomen, sondern aus anderen Elementarteilchen, vielleicht basieren sie auch nicht auf Zellen, sondern haben ein ganz anderes Prinzip. Womöglich bilden sie auch nur als Schwarm ein einziges großes Lebewesen, während jedes einzelne Teil lediglich unbelebte Materie ist.

Billionen Galaxien, Trilliarden Sterne

Natürlich ist das alles hochspekulativ, aber aus einem bestimmten Grund kann man seiner Fantasie hier eigentlich freien Lauf lassen: Die enorme Größe des Universums. Man vermutet, dass es etwa 300 Milliarden Sterne in der Milchstraße gibt. Selbst bei einer verschwindend geringen Wahrscheinlichkeit gibt es also vermutlich sehr viele bewohnbare Planeten nur in unserer Galaxis – etwa 500 Millionen.

Dann gibt es im Universum noch Billionen solcher Galaxien, vermutlich alle mit einer ähnlichen Zahl bewohnbarer Planeten. Vielleicht ist das Universum auch unendlich groß, dann würde sowieso jede mögliche Form von Leben existieren. Doch selbst bei einer begrenzten Zahl an Galaxien gehe ich davon aus, dass jede mögliche Lebensform existiert, mindestens aber ein großer Teil derer.

Das macht die Überlegungen der Astrobiologie zu mehr als nur einer einfachen Spekulation, man kann davon ausgehen, dass jede Lebensform, die ihr euch vorstellen könnt, auch irgendwo da draußen verwirklicht ist – und vermutlich sogar noch mehr. Das erst macht die Astrobiologie so interessant.

Intelligente Lebensformen?

Unklar ist jedoch, ob Lebensformen auch Intelligenz entwickeln, dazu kann die Astrobiologie kaum etwas sagen. Derzeit sieht es dafür nicht so gut aus: Immerhin hat unsere Erde mindestens 50 Milliarden Arten hervorgebracht, aber nur eine einzige hat Intelligenz entwickelt. Zudem müsste es ja auch in ferner Vergangenheit schon intelligentes Leben gegeben haben.

Doch technologische Zivilisationen, die schon vor Millionen oder Milliarden Jahren existiert haben, müssten in Anbetracht der rasenden technologischen Entwicklung unserer Zivilisation schon längst die Galaxis kolonisiert haben. Doch dann hätten wir sie auch längst entdecken müssen – ein grundlegendes Paradoxon der Astrobiologie.

Es gibt zahlreiche Lösungsvorschläge dafür, ich habe hier unter anderem darüber geschrieben. Vielleicht haben Außerirdische kein Interesse an Raumfahrt, vielleicht haben sie sogar Angst, sich bemerkbar zu machen. Vielleicht sterben sie auch aus, bevor sie ein hochentwickeltes Entwicklungsstadium erreichen – oder aber Intelligenz ist ein großer Zufall.

Für letzteres spricht in der Astrobiologie einiges, denn Intelligenz ist ein großes Investment der Natur. Ein großes Gehirn kostet sehr viel Energie und ist sehr anfällig, der Nutzen in der Natur hält sich jedoch zunächst in Grenzen, wenn es ums Überleben gibt. Arten, die ein großes Gehirn entwickeln, könnten also recht schnell aussterben, bevor sie eine Zivilisation gründen.

Aber selbst wenn dies so ist, irgendwo im Universum werden es noch einige Arten geschafft haben. Diese sind dann aber weit von uns entfernt oder leben in der Vergangenheit oder der Zukunft. Wir leben in einem so großen Universum und in einer so kurzen Zeitspanne, dass wir in Raum und Zeit verloren sind.

Wie weit sind intelligente Außerirdische?

Bleibt uns also nur, über andere intelligente Spezies nachzudenken. Wie weit entwickelt sie sind, ist sicher zu großem Teil davon abhängig, wie alt sie sind. Wir Menschen sind noch eine sehr junge Zivilisation, wir gehören zu den ersten paar Generationen, die eine technologisch hochentwickelte Spezies bilden, die ins Weltall fliegt, Botschaften an Außerirdische versendet und den menschlichen Körper optimiert.

Daher ist statistisch davon auszugehen, dass die meisten Spezies deutlich höher entwickelt sind als wir und nur einige wenige uns ähneln oder sogar hinterherhängen. Dabei unterscheidet man in der Astrobiologie zwischen drei Typen von Zivilisationen:

Typ I: Eine Zivilisation, die in der Lage ist, die gesamte Energie ihres Heimatplaneten zu nutzen.

Typ II: Eine Zivilisation, die in der Lage ist, die gesamte Energie ihres Heimatsterns zu nutzen.

Typ III: Eine Zivilisation, die in der Lage ist, die gesamte Energie ihrer Heimatgalaxie zu nutzen.

Wir sind derzeit Typ 0, genauer 0,72. Typ I können wir uns noch gerade so vorstellen, diesen Stand werden wir wohl in einigen Jahrzehnten erreichen. Doch Typ II und III sind uns völlig fremd, solche Aliens hätten eine ganz andere Kultur als wir. Auch hier betrachten wir sie viel zu menschlich.

Wer sagt, dass Aliens wie wir mit Radiowellen kommunizieren, wer sagt, dass sie dasselbe Frequenzband nutzen und wer sagt, dass sie die physikalischen Gesetze genauso beschreiben wie wir? Die Astrobiologie sagt das nicht.

Nehmen wir zum Beispiel mal die Pioneer-Plakette, eine Botschaft an Außerirdische an Bord der Raumsonden Pioneer 10 und Pioneer 11, die zu den Sternen Aldebaran und Lambda Aquilae fliegen. Diese Nachricht ist eindeutig auf Menschen ausgelegt, es ist zweifelhaft, ob Aliens sie lesen könnten.

Zunächst setzt man voraus, dass Außerirdische wie wir Konturen und Schrift erkennen können, das garantiert die Astrobiologie jedoch keineswegs. Und selbst wenn sie aus der Kombination von Linien einen Zusammenhang herstellen können, müssten sie auch den Inhalt erkennen.

Es ist zum Beispiel nicht absolut selbstverständlich, dass die rechts gezeigten Wesen die Absender der Botschaft sind. Man muss auch erstmal erkennen, dass die im Hintergrund gezeigte Sonde ein Maßstab für die Größe des Menschen sein soll.

Links werden vermutlich die wenigsten von euch durchblicken: Hier ist die Position der Erde im Vergleich zu 14 Pulsaren und dem Zentrum der Milchstraße angegeben, Pulsare sind kosmische Leuchttürme und dürften für jede technische Zivilisation zu lokalisieren sein – doch würdet ihr darauf kommen, dass hier eine Wegbeschreibung vorliegt? Viele Wissenschaftler kamen nicht darauf.

Die Zeichnung links oben zeigt den sogenannten Hyperfeinstrukturübergang des Wasserstoffatoms. Er dient als eine neutrale Zeit- und Längeneinheit, denn mit Metern und Sekunden können Aliens sicher nichts anfangen. Durch diese Angabe ist sowohl eine Wellenlänge, als auch eine Frequenz angegeben, durch die sich die Einheiten für alle anderen Zeichnungen ermitteln lassen.

Doch hätten wir Menschen diese Nachricht vor 100 Jahren bekommen, hätten wir vermutlich nichts damit anfangen können und weitere 100 Jahre in der Zukunft beschreiben wir die Natur vielleicht schon wieder ganz anders – das erschwert es der Astrobiologie, Aussagen über Aliens zu machen, wenn wir noch nicht einmal unsere eigene Zukunft halbwegs vorhersagen können.

Wie eine Zivilisation des Typs II oder III lebt und kommuniziert, können wir einfach nicht sagen. Die Astrobiologie erlaubt es, dass Aliens sich von ihren biologischen Fesseln befreit haben und vielleicht nicht wie wir aus Fleisch und Blut sind oder aber ihren Körper zumindest erheblich manipulieren können. Davon sind selbst wir nicht mehr weit entfernt.

Ebenfalls macht die Astrobiologie kaum Aussagen über die Wertvorstellungen und die Kultur Außerirdischer. Wenn sich schon auf der Erde so unterschiedliche Kulturen entwickelt haben, wie ist es dann wohl bei Aliens?

Wir müssen verstehen, dass unsere Art zu denken uns zwar weit gebracht hat, aber vollkommen subjektiv ist. Hätte sich die Menschheit anders entwickelt, dann würden wir heute vielleicht ganz andere Dinge als normal ansehen.

In der Natur gibt es keine Moral, alle Wertvorstellungen sind gleichberechtigt. So könnten wir Aliens als brutal und fremdartig empfinden – viel besser sind wir ja auch nicht. Diese philosophische Tatsache muss die Astrobiologie berücksichtigen.

Aus diesem Grund können wir auch hier unserer Phantasie freien Lauf lassen. Womöglich haben sich Aliens selbst in einen Schlaf versetzt, um zu warten, bis das Universum abgekühlt ist. Dann wird Informationsverarbeitung viel effizienter möglich sein. Oder aber sie sind längst körperlose Informationswesen. Es macht Spaß, darüber nachzudenken, über Aliens und Astrobiologie.

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