Astrobiologie oder das nackte Leben.

Bei der amerikanischen Weltraumbehörde NASA ist Sparen angesagt, aber eine Abteilung wächst unaufhörlich: die Astrobiologie. Sie ist in San Francisco beheimatet und beschäftigt sich mit dem Leben im Universum. Als interdisziplinäres Team arbeiten dort Astronomem bis Zoologen zusammen, unterstützt von Biologen, Chemikern, Genetikern und Physikern. Ihr Ziel ist letztlich den Ursprung und die Verbreitung sowie die Evolution des Lebens im Universum zu untersuchen. Als Basis dient ihnen derzeit noch das Studium des Lebens auf unserer Erde - und zwar in extremen Umgebungen.

Es zeigt sich nämlich immer mehr, dass irdisches Leben - zumindest auf der Stufe der Mikroben und Bakterien - praktisch überall anzutreffen ist: in der Nähe von Vulkanen, in der Tiefsee, in der Antarktis und auf den höchsten Bergspitzen. Mikroben sind es auch, die der harten Strahlung im Weltraum trotzen. Manchen Bakterien gelingt es sogar, ihren Chromosomensatz DNS wieder aufzubauen, nachdem er vorher durch Bestrahlung gespalten und zerstört worden ist. Diese Erkenntnisse sind wichtig, weil sie zeigen, dass (niederes ) Leben eine ausserordentliche Zähigkeit besitzt. Warum sollte es also nicht auf einem anderen Planeten existieren können?

Zum Beispiel auf dem Planeten Mars. Der "Rote Planet" ist zwar gefroren, aber es gibt viele Indizien dafür, dass sich unter seiner Oberfläche flüssiges Wasser befindet - eine wesentliche Voraussetzung für das Leben. Auch wenn die NASA bei kommenden Expeditionen zum Mars keine intelligenten Lebensformen entdecken wird, in ein paar Milliarden Jahren Jahren wird dieser Planet eine zweite Chance erhalten. Dann bläht sich nämlich die Sonne in Ihrer Endphase zum sog. Roten Riesen auf und beim Mars werden sich angenehme Temperaturen entwickeln. Da dieser Zustand viele hundert Millionen Jahre anhalten wird, könnte es durchaus zur Evolution höherer Lebewesen kommen.

Umgekehrt war der Verlauf bei der Venus. Die Forscher halten es für möglich, dass auf diesem Planeten vor Milliarden Jahren (als es noch kälter war im Sonnensystem) grosse Ozeane an der Oberfläche zu finden waren. Das hätte zumindest die Ausbildung bakteriellen Lebens zugelassen, wenn nicht mehr! In der Zwischenzeit ist infolge des Treibhauseffekts die Oberflächentemperatur auf 500 Grad angestiegen und der Luftdruck ist 90 Atmosphären höher als auf der Erde. Wenig einladend auf dem ersten Blick. Dennoch, im Bereich der oberen Lufthülle liegen die Temperaturen bei mässigen 70 Grad und der Druck bei Normalnull. Warum sollten sich also Mikroben aus der Frühzeit nicht in diesen oberen Abschnitt geflüchtet haben? Eine weitere Satellitenmission könnte hier Aufklärung bringen.

Beim innersten Planeten Merkur sowie ab dem weit draussen positionierten Uranus ist die Möglichkeit für Leben faktisch ausgeschlossen. Auf dem Merkur sind die Tag- und Nachttemperaturen extrem (-180 bis 460°C) und in der Eiswelt des Uranus ist die Temperatur dauerhaft tief (unter -180°C).

Zu den Planeten im weitesten Sinne zählen für die Astrobiologen auch die Monde. Unser eigener Erdmond trägt kein Leben und kein Wasser, das wissen wir definitiv. Aber die Jupitermonde sind durchaus Kandidaten dafür. Insbesondere die vier Galileischen Monde und daraus der Mond "Europa". Er ist der kleinste der vier und ist von einer dicken Eiskruste umgeben. Aber darunter wird ein Ozean aus flüssigem Wasser vermutet, dessen Tiefe auf 90 Kilometer abgeschätzt wird. Europa ist geologisch aktiv, besitzt einen Eisenkern, den ein Silikatmantel umgibt. Auch die anderen grossen Jupitermonde - Ganymed, Callisto und Jo - sind mit Wasser ausgestattet und stehen bei den Biologen unter Beobachtung.

Zum Schluss eine kleine Abschätzung:

Wenn man, wie Experten das tun, in unserem Universum 100 Milliarden Galaxien vermutet, die je 100 Milliarden Sterne besitzen, so kommt man bei den Sternen auf eine Gesamtzahl von 10 Trilliarden (deutsche Zählweise). Nimmt man an, dass jeder Stern 10 Planeten bzw. Monde besitzt, so ergibt das 100 Trilliarden nichtleuchtender Himmelskörper - eine Eins mit 23 Nullen.

Diese riesige Zahl kann sich kaum jemand vorstellen. Zur Veranschaulichung diene folgendes Bild: Man stelle sich einen feinen Sandstrand vor. Jedes Sandkörnchen möge einen der 100 Trilliarden Planeten bzw. Monde repräsentieren; es soll ein Volumen von einem Kubikmillimeter besitzen. Nehmen wir an, der Sandstrand sei einen Meter tief und hundert Meter breit.

Nun die Frage: Wie lang müsste der Sandstrand sein, um alle 100 Trilliarden Sandkörner zu enthalten?

Die Antwort ist, falls ich mich nicht verrechnet habe:

1 Milliarde Kilometer. Er würde sich also 25.000 mal um den Äquator wickeln.

Wer wagt da noch zu glauben,

dass unsere Erde der einzige belebte Planet ist?

Die Jagd nach Planeten

Vor knapp 15 Jahren noch durften ernstzunehmende Wissenschaftler behaupten, dass es ausserhalb unseres eigenen Sonnensystems keine Planeten gäbe. Kaum war dieser Artikel in einer renommierten astronomischen Zeitschrift erschienen, da entdeckte 1995 der Schweizer Astronom Michel Mayor den ersten extrasolaren Planeten im Sternbild des Pegasus, etwa 40 Lichtjahre von uns entfernt. Seitdem ist die Jagd auf die sog Exo-Planeten eröffnet. Astronomen und Hobby-Sterngucker richten ihre Fernrohre auf alle Gegenden unserer Milchstrasse aus und werden fündig. Rund 350 extrasolare Planeten wurden bis heute gefunden und es werden ständig mehr. Nun kippt die Meinung der Astrophysiker und Astronomen. Nicht wenige glauben jetzt, dass jeder Stern von Planeten umgeben ist, womit man auf viele hundert Milliarden käme.


Aber soweit sind wir noch nicht. Der Nachweis von Planeten um fremde Sterne ist schwierig. Der helle Zentralstern überstrahlt den verhältnismässig eng umkreisenden dunklen Planeten, sodass dieser nicht direkt mit dem Fernrohr beobachtet werden kann. Deshalb ist man in der Regel auf indirekte Methoden der Observation angewiesen, wovon es im wesentlichen zwei gibt. Falls die Umlaufbahn des Planeten so liegt, dass er aus Sicht der Erde genau vor seinem Stern vorbei zieht, erzeugen diese Bedeckungen periodische Absenkungen in der Helligkeit des Sterns, die sich photometrisch nachweisen lassen (Transitmethode). Bei der Methode der Radialgeschwindigkeit nutzt man aus, dass Stern und Planet unter dem Einfluss der Gravitation um einen gemeinsamen Schwerpunkt kreisen. Der Planet bringt den Stern durch seine Anziehungskraft (scheinbar) etwas zum "Torkeln", was zu Frequenzverschiebungen im Lichtspektrum führt, woraus man Masse und Umlaufgeschwindigkeit des Planeten über die Dopplerverschiebung berechnen kann. Im ersten Fall misst man also die zeitweise Verdunklung des Zentralgestirns, im zweiten Fall seine Taumelbewegungen.


Unter den bisher entdeckten Planeten ist keiner, der unserer Erde gleicht. Die allermeisten sind keine Gesteinsplaneten sondern Gasplaneten wie der Jupiter und damit 3-500 mal massereicher als die Erde. Wegen der Nähe zu ihrem Stern sind diese jupiterähnlichen Planeten sehr heiss, denn sie umkreisen diesen in wenigen Stunden bis Tagen. Sie wären also - zumindest für Menschen unserer Bauart - nicht bewohnbar. Deshalb richtet sich die Aufmerksamkeit der Wissenschaftler zunehmend darauf, Planeten zu finden, die mit unserer Erde vergleichbar sind. Dazu müssen mehrere Bedingungen erfüllt sein. Zuallererst sollte es sich um Gesteinsplaneten handeln, deren Massen in etwa mit unserer Erde vergleichbar sind. Zum anderen sollte sich dieser Planet in der "habitablen Zone" seines Heimatsterns befinden, also in einer Zone gemässigter Temperatur, in der Wasser in flüssiger Form vorliegt. Letzteres hängt vom Typus des Zentralsterns ab, aber auch vom Abstand zwischen Stern und Planet. Schliesslich sollte der Planet seinen Stern langsam, etwa in einem Jahr umrunden.

Zum Aufspüren erdähnlicher Planeten, "Erdzwillinge" genannt, hat die amerikanische Weltraumbehörde NASA im März 2009 den Satelliten "Kepler" ins All geschickt. Er trägt ein Spezialteleskop, das in der Milchstrasse nach Doppelgängern unserer Erde Ausschau halten soll. Es ist auf eine sternreiche Gegend von ca. 20 Vollmonddurchmessern in den beiden Sternbildern Schwan und Leier ausgerichtet, wo es über drei Jahre lang etwa 100.000 Sterne unter die Lupe nehmen soll. Sie werden alle halbe Stunde fotografiert und auf Verdunklungen bzw. Torkelbewegungen hin analysiert. Viele Planeten werden unentdeckt bleiben, denn 99.5 Prozent von ihnen ziehen ausserhalb der Sichtlinie an ihren Mutterstern vorbei, sodass Kepler keine Verdunklung feststellen kann. Als entdeckt gilt ein Planet erst, wenn das Observatorium ihn dreimal registriert hat. Nur dann können die Astronomen sicher sein, dass sich die Verdunklung streng periodisch wiederholt und das "kosmische Blinklicht" nicht vom zufälligen Flackern eines Sterns herrührt. Ein erhebliches Messproblem ergibt sich dadurch, dass die Transitphase zumeist nur wenige Stunden andauert.


Wieviele habitable Exoplaneten den Forschern ins Netz gehen werden, hängt von ihrer Häufigkeit ab. Da diese noch unbekannt ist, sind die Astronomen auf Schätzungen angewiesen. Sollten solche Planeten häufig sein, so könnte Kepler Dutzende von ihnen entdecken. Sind sie hingegen selten, so ist auch ein negativer Befund denkbar. Klar ist, dass das Weltraumteleskop die Kenntnis der Verteilung der verschiedenen Planeten in der Milchstrasse auf eine solidere statistische Basis stellen wird. Nach gut drei Jahren ist die Kepler-Mission beendet, weil danach der Satellit aus navigatorischen Gründen in den Weltraum entschwindet.


Ganz aufregend wird es, wenn Kepler tatsächlich einen oder mehrere erdähnliche Planeten aufspüren sollte. Dann stellt sich eine weitere, noch spannendere Frage: gibt es Leben auf diesen Erdzwillingen? Da ein direkter Nachweis unmöglich ist, wäre man auch hier auf indirekte Methoden angewiesen. So wird angenommem, dass bestimmte Molekülverbindungen nur durch "Leben" dauerhaft erzeugt werden können. Die Verbindungen Ozon und Methan gelten als solche "Biomarker". Würde man zum Beispiel im Absorptionsspektrum eines fernen Planeten diese Moleküle finden, dann wäre das ein starkes Indiz für Leben.


Es gibt aber auch Überlegungen zu sehr exotischen Lebensformen, die insbesondere von Schriftstellern des Science Fiction gepflegt werden. Ihnen ist unser Beharren auf Kohlenstoff als Lebensgerüst längst ein Dorn im Auge und deshalb fordern sie:


"Nieder mit dem Kohlenstoff-Chauvinismus".

Die dunkle Seite des Lichts

Wer kennt ihn nicht, den alten Kinderreim:
"Weisst du, wieviel Sternlein stehen,
an dem blauen Himmelszelt?"

Früher konnte man mit blossem Auge etwa 3.000 Lichtpunkte am nächtlichen Sternhimmel ausmachen. Heute sind es gerade mal noch 300, in den Städten sogar nur einige Dutzende. Der atemberaubende Anblick der Milchstrasse ist heute kaum jemanden noch beschieden, jener "nachlässig drapierte, strassbesetzte Seidenschal", der sich von Nord nach Süd über den Nachthimmel erstreckt.

Schuld daran ist die sog. Lichtverschmutzung, auch Lichtsmog genannt. Von Menschen installierte künstliche Lichtquellen senden Licht in den Himmel, das in den unteren Luftschichten der Atmosphäre gestreut wird. Der Nachthimmel ist voll von Streulicht. Die grössten Verursacher dieser Lichtverschmutzung sind die Grosstädte und Industrieanlagen, welche durch Strassenbeleuchtung und Lichtreklamen die bekannten Lichtglocken über den Metropolen erzeugen. Belgien beleuchtet sogar überflüssigerweise seine Autobahnen. Seit einigen Jahren verwenden Diskothekenbetreiber auch noch Projektionsscheinwerfer, welche taumelnde Lichtkegel am Nachthimmel erzeugen. Las Vegas ist stolz auf hunderte himmelwärts strahlende Skybeamer.

Manche Städte, wie Karlsruhe, legen bei ihrer Strassenbeleuchtung sogar öffentliche Wettbewerbe auf. Bei der Kampagne "Wo brennt eine Strassenlampe nicht?" werden alljährlich Einwohner ausgezeichnet, die den Stadtwerken ausgebrannte Lampen melden. Sinnvoller wäre es, die Zahl der Strassenlampen zu reduzieren und ihre Lichtabstrahlung zur Seite und zur Höhe hin zu unterbinden. Das würde nicht nur der Stromverschwendung entgegenwirken, sondern auch die Navigation nachtaktiver Insekten und Zugvögel erleichtern und letztlich auch empfindlichen Menschen zu einem gesunden Nachtschlaf verhelfen.

Die Stadt Augsburg geht hier mit gutem Beispiel voran. Sie gilt deutschlandweit als die "Modellstadt für umweltfreundliche Beleuchtung". Durch Einsparungen bei den Lampen konnte der Stromverbrauch bei der Strassenbeleuchtung um 20 Prozent gesenkt werden. Der immer wieder vorgebrachte Einwand, dass weniger Beleuchtung mehr Kriminalität nach sich ziehe, wurde dabei auch entkräftet. Letztlich sind Einbrecher, Strassenräuber und Graffitimaler eben auch nur Menschen wie du und ich: sie können im Dunkeln nicht "arbeiten".

Einen grossen Schritt weiter geht man mit der Einrichtung der "Dark Sky Parks". Darunter versteht man ein klar umrissenes Gebiet, in dem der bestirnte Nachthimmel vor Verschmutzung durch Kunstlicht geschützt wird. Solche dunkle Himmelsparks gibt es bereits in Utah, Arizona und Kanada; weitere sollen (vielleicht) im Bayrischen Wald und sicherlich in den Pyrenäen und in Schottland entstehen. Dort sind die Nächte tatsächlich noch pechschwarz. Trotzdem wirft der Mensch beim Spaziergang einen Schatten. Wie das? Es ist das Licht der Sterne, das diesen Schatten erzeugt. Ein grandioses Erlebnis.

Am stärksten betroffen durch die Luftverschmutzung sind die Amateurastronomen, von denen es in Deutschland etwa 40.000 gibt. Zählt man die gelegentlichen Sterngucker hinzu, dann geht die Zahl vermutlich in die Hundertausende. Ihre Arbeit ist wichtig für den Fortschritt der Astronomie und Astrophysik. Sie überwachen zum Beispiel die ca. 2.000 veränderlichen Sterne, welche in regelmässiger oder unregelmässiger Weise ihre Helligkeit variieren. Die Amateure besitzen viele Teleskope und können ein sehr dichtes Netz der Überwachung über diese Sterne legen. Die Lichtkurven der Sterne melden sie der Fachwissenschaft zur genaueren Auswertung.

Die Hightech-Teleskope der Wissenschaftler dringen zwar tiefer ins All ein, aber es sind nur vergleichsweise wenige Sternwarten. Ihr Blick ins All beschränkt sich oftmals nur auf ein wichtiges Detail, das aber Wochen und Monate mit Akribie verfolgt wird. Damit können die Amateurastronomen natürlich nicht mithalten. Aber: viele Augen sehen mehr als wenige, das ist die Stärke der Hobby-Forscher. Mancher Amateur hat schon Kometen, Kleinplaneten, ja sogar Exo-Planeten und Galaxien entdeckt. Kein anderer Amateurbereich ist so eng mit der Wissenschaft verzahnt. Aldi und Lidl tragen dazu bei, indem sie preiswerte Teleskope auf ihren Wühltischen anbieten.

Richtig Spass machen Teleskope, wenn sie Elektromotoren und Schneckengetriebe für die optische Nachführung besitzen; dann muss das Fernrohr nicht mehr ständig von Hand nachjustiert werden. In Verbindung mit dem Computer entstand daraus die sog. Computerastronomie - der digital vermittelte Zugang zum Sternenhimmel. Er ist besonders im Winter attraktiv. Kein Zähneklappern, keine Nackenstarre, keine steif gefrorenen Hände mehr. Stattdessen Astronomie im warmen Wohnzimmer auf dem Sofa - vielleicht sogar bei einem Glas Rotwein.

Die ultimative Steigerung ist, wenn man gar nicht mehr selbst am Fernrohr steht, sondern, wenn das Fernrohr "irgendwo" ist. Zum Beispiel in Namibia, wo es solche Teleskope bereits zu mieten gibt, die man von Deutschland aus über das Internet steuern kann. Am dortigen klaren Nachthimmel werden die astronomischen Aufnahmen gemacht, die dann der Drucker in Castrop-Rauxel prompt ausspuckt. Inzwischen gibt es bereits ganze "Farmen", die solchen "Astrourlaub" anbieten. Wow!

Hoffen wir, dass die Lichtverschmutzung nicht auch noch in diesen bislang unberührten Gegenden ankommt. Denn wir sollten bedenken, dass das Licht entfernter Sterne und Galaxien Hunderte, Tausende, ja Millionen Jahre braucht um zu uns zu gelangen.

Was für eine Tragödie, es in der letzten Millisekunde seiner Reise zu verlieren.