Gottfried Schatz
Gottfried Schatz | 22. März 2012

Die grosse Frage
Die Suche nach ausserirdischem Leben

Leben wurde bisher nur auf unserer Erde gefunden. Die Entdeckung ferner Planetensysteme sowie neue Erkenntnisse über unser eigenes Sonnensystem nähren jedoch die Vermutung, dass auch andere Himmelskörper Leben tragen.

Gottfried Schatz für den Science-Blog

Sind wir allein – oder regt sich Leben auch anderswo im Universum? Nichts würde unser Menschenbild so tiefgreifend verändern wie das Wissen um Leben auf anderen Himmelskörpern. Doch wie könnten wir es finden? Wie wäre es beschaffen? Und wie könnten wir es erkennen? Bereits im Altertum sprachen Denker von den «vielen Welten» des Universums, und das aus dem 10. Jahrhundert stammende japanische Märchen «Die Geschichte vom Bambusschneider» berichtet, wie die Prinzessin der Mondmenschen die Erde besucht. Doch als im frühen 17. Jahrhundert das Fernrohr die schier unendlichen Weiten des Universums offenbarte, schien die Suche nach ausserirdischem Leben ein hoffnungsloses Unterfangen.

Ein Urexperiment

Was ist «Leben»? Wissenschafter sind sich über eine Definition noch nicht einig, doch im weitesten Sinne ist es ein chemisches System, das sich reproduziert und durch zufällige Variation und Selektion immer komplexer wird. Doch welche ordnende Kraft schuf die komplexen Moleküle, aus denen irdisches Leben entstand?

Am 27. Dezember 1984 fanden Forscher im antarktischen Eis einen 1,93 Kilogramm schweren Meteoriten, dessen chemische Zusammensetzung ihn als eines der ältesten Teile unseres Sonnensystems auswies. Ein gewaltiger Meteor hatte ihn offenbar vor etwa 4 Milliarden Jahren aus dem Gestein des jungen Planeten Mars herausgeschlagen. Er war dann an der Marsoberfläche liegengeblieben, bis ihn ein anderer Meteor vor 15 Millionen Jahren auf eine lange Irrfahrt durch das Sonnensystem schleuderte, die erst vor 13 000 Jahren im antarktischen Eis unseres Planeten endete. Am 6. August 1996 liess dieser «ALH-84001-Meteor» dann die Welt aufhorchen: Forscher der US-Raumfahrtbehörde hatten in ihm komplexe organische Moleküle, darunter sogar Bausteine von Proteinen, nachgewiesen. Ja noch mehr – im Elektronenmikroskop glaubten sie Strukturen zu sehen, die versteinerten Bakterien glichen. Handelte es sich um Zeugen einstigen Lebens auf dem Mars?

Diese Strukturen sind jedoch wahrscheinlich keine Bakterienfossilien, sondern rein mineralogische Formationen. Die reiche Palette komplexer organischer Moleküle bewies jedoch, dass sich solche Moleküle bald nach der Geburt unseres Sonnensystems gebildet hatten. Dass dies chemisch plausibel ist, hatte der damals 23-jährige Student Stanley L. Miller bereits im Jahre 1952 in einem legendären Vortrag an der Universität Chicago verkündet: Er hatte eine Gasmischung, die der frühen Erdatmosphäre glich, tagelang mit elektrischen Entladungen bombardiert und dabei komplexe organische Moleküle erzeugt – darunter auch Bausteine von Proteinen. Einer der prominenten Zuhörer, die Millers Worten gebannt lauschten, war der Physiker Enrico Fermi. Auf dessen skeptische Frage «Wissen Sie, ob sich so etwas auch auf der jungen Erde abgespielt hat?» antwortete Stanleys Doktorvater Harold C. Urey schlagfertig: «Wenn Gott es nicht so tat, vergab er eine einmalige Chance.»

Später zeigte es sich, dass in derartigen Versuchen Millionen verschiedener Moleküle, darunter auch die Bausteine der Erbsubstanz DNA, entstehen. Das Gasgemisch muss jedoch – ähnlich wie die frühe Erdatmosphäre – frei von Sauerstoffgas sein, da sonst die gebildeten organischen Moleküle durch Oxidation wieder zerstört würden. Unsere heutige Erdatmosphäre, die zu einem Fünftel aus Sauerstoffgas besteht, würde deshalb die Bildung komplexer Moleküle aus einfachen Gasen – und damit wohl auch die Entstehung von Leben – wirksam unterbinden.

Auf unserer Suche nach ausserirdischem Leben beschränkten wir uns lange darauf, die Planeten und Monde unseres Sonnensystems mit immer leistungsfähigeren Fernrohren zu beobachten, Meteoriten zu untersuchen, im elektromagnetischen Rauschen des Universums nach «intelligenten» Signalen zu lauschen – und solche Signale unsererseits aus gewaltigen Antennen in die Tiefen des Weltalls zu senden. Nun aber sind unsere schärfsten Späher unbemannte Raumsonden, die wir in unser Sonnensystem entsenden. Sie umkreisen ferne Planeten und Monde, vermessen und fotografieren sie und landen manchmal sogar auf ihnen. Die Daten und Bilder, die sie uns zur Erde senden, zählen zu den erhebendsten, welche die Wissenschaft uns je bescherte. Sie berichten von Jahreszeiten, Sandstürmen und ausgetrockneten Flüssen auf dem Planeten Mars sowie von Geysiren, Seen aus flüssigem Methan, Gasausbrüchen, gewaltigen Gebirgen und erloschenen Vulkanen auf den Monden der Planeten Jupiter und Saturn. Ihre vielleicht wichtigste Botschaft ist, dass viele dieser Himmelskörper genügend Wasser tragen, um erdähnliches Leben zu ermöglichen. Und einige von ihnen besitzen auch eine Atmosphäre, in der Wasserstoffgas, Äthan und Acetylen unter Freisetzung von Energie Methan bilden und dem Leben Energie liefern könnten.

Keine dieser fremden Welten ist geheimnisvoller als der Saturnmond Titan, auf dem die Raumsonde «Huygens» am 14. Januar 2005 landete und den die Sonde «Cassini» seither immer wieder umkreist. Diese Sonden zeigten uns, dass Titan nicht nur einen eisenhaltigen Kern, Seen aus flüssigem Methan sowie unterirdische Becken aus flüssigen Ammoniak-Wasser-Gemischen, sondern auch eine eindrückliche Atmosphäre besitzt. Sie enthält hauptsächlich Stickstoff und Methan sowie Spuren komplexer Moleküle und ist so dicht, dass in ihr Menschen dank der geringen Schwerkraft dieses Mondes mit angeschnallten Flügeln wie Fledermäuse fliegen könnten. Zudem ist sie reich an bräunlichen organischen Stoffen, die frappant jenen gleichen, die der Meteor ALH 84001 mit sich trug und Stanley L. Miller in seinen elektrisch bombardierten Gasgemischen vorfand.

Sie sorgen auf Titan für einen derart dichten Smog, dass die Oberfläche dieses Mondes selbst bei Tag einem asphaltierten Parkplatz bei Abenddämmerung gleicht. Auf Titan ist es zwar mit minus 179 Grad Celsius sehr, sehr kalt, doch in tieferen Schichten könnte der radioaktive Zerfall instabiler Elemente für wesentlich mildere Temperaturen sorgen. Ist Titan eine kosmische Retorte, in der sich Leben zusammenbraut? Oder regt sich in dieser Retorte bereits Leben, das wir noch nicht erkannt haben? Verglichen mit diesem wundersam unruhigen Mond ist der rote Planet Mars ein kosmischer Greis. Das Wasser, das einst reichlich auf ihm floss, ist längst zum Eis der Polkappen oder zu Permafrost erstarrt, und auch seine Atmosphäre aus Kohlendioxid und Stickstoff ist dünn geworden wie das Haar eines alten Mannes. Anders als die Atmosphäre des Titan enthält sie jedoch auch etwas Sauerstoff. Stammt dieses Gas von Lebewesen? Der Nachweis unterirdischer Wasserreservoire und die relativ hohe Oberflächentemperatur von bis zu minus 5 Grad Celsius lassen vermuten, dass es auf Mars einst Leben gab oder noch immer gibt, doch die unbemannten Sonden, die auf dem Planeten landeten, konnten dies bisher nicht bestätigen.

Selbst wenn Leben in unserem Sonnensystem sich auf unsere Erde beschränkte, könnte es dennoch auf Planeten ferner Sonnen vorkommen. Solche fernen Planeten senden zwar nur sehr wenig Licht aus, verdunkeln jedoch beim Umlauf um ihre Sonne deren Licht. Wir können diese winzigen periodischen Lichtschwankungen vermessen und aus ihnen und anderen Daten nicht nur die Umlaufzeit und die Masse des fernen Planeten, sondern sogar auch die Eigenschaften seiner Atmosphäre ableiten. Astronomen haben bisher mehr als fünfhundert solcher «Exoplaneten» entdeckt. Einige von ihnen könnten Leben tragen, weil sie weder zu weit noch zu nahe um ihre Sonne kreisen. Dies gilt in besonderem Masse für einen der sechs Planeten des roten Zwergsterns Gliese 581. Er ist mehr als 20 Lichtjahre von uns entfernt, so dass unsere derzeitigen Raumfähren ihn erst in etwa 800 000 Jahren erreichen könnten. Da nach heutigem Wissen weder ein Körper noch ein Signal schneller als das Licht reisen können, werden wir derart fernes Leben wohl kaum eindeutig nachweisen können.

Eine einfache Rechnung

Das Wort «nie» ist jedoch der Wissenschaft ebenso fremd wie das Wort «immer». Für die Existenz ausserirdischen Lebens spricht allein schon die immense Zahl ferner Planeten: Wenn unsere Annahmen zutreffen, dass in den uns bekannten 125 Milliarden Galaxien etwa ein Zehntel der Sterne von Planeten umringt ist, gäbe es im Universum etwa 6 mal 10 hoch 18 Planetensysteme – eine Zahl mit 18 Nullen! Sollte auch nur ein Milliardstel dieser Systeme Leben ermöglichen, wären es immer noch 6 Milliarden. Dass die Natur aus ungeordneter Materie Leben schafft, mag unendlich unwahrscheinlich sein, doch wenn sie es unendlich oft versucht, wird dies nicht nur möglich, sondern sogar wahrscheinlich. Es braucht ja nur einen einzigen Erfolg, um den Siegeszug des Lebens zu sichern – und Meteore könnten das Leben dann in den Weiten des Alls verbreiten.

Stammt irdisches Leben von einem anderen Himmelskörper? Wir werden dies wohl erst erfahren, wenn wir es mit ausserirdischem Leben verglichen haben. Ich bin davon überzeugt, dass viele Planeten und Monde des Universums Leben tragen. Ob es sich um komplexe Vielzeller mit überragender Intelligenz, bakterienähnliche Einzeller, Systeme mit exotischen chemischen Eigenschaften oder gar um nichtchemische Systeme handelt, spielt für mich dabei keine Rolle. Für mich wäre der Nachweis ausserirdischen Lebens die aufwühlendste wissenschaftliche Entdeckung aller Zeiten.

 

Anmerkungen der Redaktion

Weiterführende Links

Diese beiden Videos ( 7' und 9'25") erklären die Techniken, mit der Exoplaneten (Planeten in anderen Sternsystemen) aufgespürt werden und beschreiben die Suche nach extraterrestrischem Leben: 

Millions of Earths - Exoplaneten und außerirdisches Leben (OmU)

Exoplaneten - Die Suche nach der zweiten Erde (deutsch)
 

Über den Autor

Gottfried Schatz können Sie hier etwas mehr erfahren.

Leser-Kommentare
clothing factory | 03. Mai 2015 19:27
Nach gegenwärtigem Wissensstand könne man durch Entdeckungen, wie sie das Weltraum-teleskop „Kepler“ gemacht hat, nicht auf die Häufigkeit von Planeten schließen, die wie die junge Erde eine Stickstoffatmosphäre entwickeln, Ozeane mit flüssigem Wasser beherbergen und Kontinente über Milliarden Jahre aufrecht erhalten. „Unsere Ergebnisse weisen darauf hin, dass viele erdähnliche Planeten, auch wenn sie sich in einer habitablen Zone um ihren Stern befinden, Probleme haben, ihre Wasserdampf- und Kohlendioxid-reichen Uratmosphären in den Weltraum zu verlieren“, meint Lammer. „Stimmen unsere Vermutungen, dann kann man davon ausgehen, dass sich die Atmosphären sehr vieler erdähnlicher Planeten anders als auf der Erde entwickeln. Das Resultat wären entweder Gesteinsplaneten, die von sehr dichten Wasserstoffhüllen umgeben sind, oder Wasserwelten mit Venus-ähnlichen Kohlendioxidatmosphären.“
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ViennaCodePoet | 27. März 2012 14:31
@Nichts würde unser Menschenbild so tiefgreifend verändern wie das Wissen um Leben auf anderen Himmelskörpern.

Aber geh - wenn man wie z.B. ich davon ausgeht, dass das Leben ubiquitär ist und überall fast notwendig anspringt wenn nur die Bedingungen danach sind - dann ändert das das Menschenbild überhaupt nicht - sonder bestätigt bloß was aus guten Gründen zu vermuten ist.

Und ja - wir könnten auf invasive, kolonisierende Arten treffen - zumal wir selbst eine sind...
durga | 27. März 2012 16:56
Die Frage ist nicht nur ob Leben anderswo anzutreffen ist, sondern wie dort die Evolution zum Leben verlaufen sein mag:

- ob unter unterschiedlichen molekularen/physikalischen Voraussetzungen die chemische Evolution zu vergleichbaren Ausgangs-und-Zwischenprodukten verlaufen muß.

- ob auf dem Weg zu belebten Formen z.B. die RNA-World eine zwingende Voraussetzung ist (siehe "Zum Ursprung des Lebens" Beitrag vom 16.2.).

- Wie Kompartmentisierung unter anderen Bedingungen ausgesehen haben kann,

- Auf welche unterschiedliche Weisen Erbinformation möglicherweise kodiert werden kann, usw.

Zunehmende Kenntnisse über Möglichkeiten und Erscheinungsformen extraterrestrischen Lebens können meiner Ansicht nach gewaltig an userem Menschenbild als "to metron panton" rütteln.
Franz Kerschbaum | 25. März 2012 10:16
Noch ein paar zusätzliche österreichische Links, da läuft recht viel:

FWF-Forschungsnetzwerk:
http://homepage.univie.ac.at/manuel.guedel/path.html

Forschungsplattform:
http://www.univie.ac.at/EPH/exolife/
darwin | 26. März 2012 17:06
sehr interessante Projekte, danke für die links
Franz Kerschbaum | 23. März 2012 14:30
Stimme mit Kollegen Schatz voll überein, dass die Suche nach extraterrestrischem Leben eine der spannendsten wissenschaftlichen Fragen ist deren Beantwortung unser menschliches Selbstverständnis wie wenig andere beeinflussen kann! Und wir leben erstmals in einer Zeit, in der nicht nur wild drauflos spekuliert werden muss, sondern in der es für viele Teilaspekte solide wissenschaftliche Erkenntnis gibt - wie eben die Existenz extrasolarer Planeten. Zur Lebensfrage ein weiterer Gedanke. Natürlich ist das Finden selbst primitivster Lebensspuren fern der Erde bereits ein wichtiger Schritt – tief drinnen suchen wir aber doch nach einer „zweiten Erde“ mit intelligenten Lebensformen und da schaut es nach einfachen Analogabschätzungen zur Erdgeschichte und astrophysikalischem Grundwissen nicht so aus als ob wir ein allzu großes Gedränge in unserer kosmischen Nachbarschaft erwarten dürften. Lange dauerte es bis wir uns entwickelt haben und in erdgeschichtlich kurzer Zeit wird es wieder vorbei mit uns sein. Wenn dies eine allgemeine Regel im Kosmos ist könnten Zivilisationen seltener sein als die Vielzahl an geeigneten Planeten in der Milchstraße vermuten lässt. Oder wie ich in meinen Vorträgen zum Thema gerne ende: „ Grüner Schleim ist wahrscheinlich fast überall, grüne Männchen sind vielleicht recht rar!“

Zur auch unterhaltsamen (und zugleich lehrreichen) Geschichte des „Mars-Meteoriten“ ALH-84001-Meteor verweise ich auf unseren früheren Artikel: http://www.science-blog.at/2011/11/leben-am-mars-neutrinos-und-ein-schmaler-gratij/
inge schuster | 24. März 2012 19:04
Das Institut für Weltraumforschung (IWF) der OEAW beteiligt sich seit einiger Zeit an der Erforschung organischen Lebens in unserem Sonnen-system "insbesondere im Zusammenhang mit der Erforschung planetarer Atmosphären und der Oberflächen von Kometen und Planeten."
http://www.iwf.oeaw.ac.at/de/forschung/interdisziplinaeres/

Aus diesem Bereich gibt es eine eben erschienene Studie " Pathways to Earth-Like Atmospheres "(Origin of Life and Evolution of Biospheres (2011) 41:503–522) mit Helmut Lammer vom IWF als Erstautor, welche die Probleme bei der Suche nach einem Zwilling unserer Erde erläutert (IWF-Presseaussendung vom 14. März 2012):

"Die laufend vom NASA-Weltraumteleskop „Kepler“ aufgespürten „Super-Erden“ und die jüngste Entdeckung eines erdähnlichen Planeten in der bewohnbaren Zone seines Sterns deuten darauf hin, dass Planeten innerhalb lebens-freundlicher Zonen sehr häufig anzutreffen sind. IWF-Wissenschaftler Helmut Lammer und die Co-Autoren der aktuellen Studie geben aber zu bedenken, dass die Evolution von Stickstoff-dominierten Atmosphären, wie sie auf der Erde existiert, sehr komplex ablaufen muss und auf einer Reihe von Zufällen beruht, die mit der Entstehung von Protoatmosphären und dem darauffolgenden Strahlungsverhalten des Sterns zusammenhängen.

Nach gegenwärtigem Wissensstand könne man durch Entdeckungen, wie sie das Weltraum-teleskop „Kepler“ gemacht hat, nicht auf die Häufigkeit von Planeten schließen, die wie die junge Erde eine Stickstoffatmosphäre entwickeln, Ozeane mit flüssigem Wasser beherbergen und Kontinente über Milliarden Jahre aufrecht erhalten. „Unsere Ergebnisse weisen darauf hin, dass viele erdähnliche Planeten, auch wenn sie sich in einer habitablen Zone um ihren Stern befinden, Probleme haben, ihre Wasserdampf- und Kohlendioxid-reichen Uratmosphären in den Weltraum zu verlieren“, meint Lammer. „Stimmen unsere Vermutungen, dann kann man davon ausgehen, dass sich die Atmosphären sehr vieler erdähnlicher Planeten anders als auf der Erde entwickeln. Das Resultat wären entweder Gesteinsplaneten, die von sehr dichten Wasserstoffhüllen umgeben sind, oder Wasserwelten mit Venus-ähnlichen Kohlendioxidatmosphären.“