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Vom Urknall zum Planeten Erde

Die Voraussetzungen für
Leben auf der Erde

Die Erde ist der einzige Planet in unserem Sonnensystem, auf dem sich höheres Leben gebildet hat. (Wir wissen nicht, wie viele Planeten es außerhalb unseres Sonnensystems noch im Universum gibt; bei 100 Milliarden Sternen in 100 Milliarden Galaxien ist die Zahl wohl unabsehbar groß - wir haben aber erst etwa 2.000 davon entdeckt. Über Leben dort wissen wir nichts; die >> Suche nach außerirdischem Leben hat aber längst begonnen.) Warum konnte sich gerade auf der Erde höheres Leben entwickeln?

Darstellung der Lebenszone der Erde

Eine Voraussetzung für Leben auf der Erde: unsere Erde liegt in der Lebenszone der Sonne - einem Bereich, in dem die Sonnenstrahlung nicht zu stark und auch nicht zu schwach für die Entfaltung des Lebens ist. Eigene Abbildung.

Die richtige Position in der Milchstraße

Die Erde liegt nicht zu nahe am Zentrum der Milchstraße (dort ist es wegen heißer Staub- und Gaswolken lebensfeindlich), aber auch nicht zu weit außen: Dort kommen nicht genug schwere Elemente vor. Die meisten der Elemente, aus denen die Erde und die Lebewesen bestehen, entstanden nicht beim Urknall, sondern erst im Laufe der Erdgeschichte beim Vergehen ganzer  Generationen von Sternen vor unserer Sonne (>> Hintergrundinformation: Entstehung des Universums); ohne diese Elemente gäbe es weder Gesteine noch Lebewesen: das Eisen im Hämoglobin, dem roten Blutfarbstoff, der Sauerstoff von der Lunge in den Körper transportiert; der Sauerstoff selbst; das Kalium unserer Knochen - sie sind Produkte ausglühender Sterne. Wir sind also alle Kinder der Sterne.

Wir sind alle Kinder der Sterne ...

Besonders große Sterne vergehen als Supernova (>> Der Aufbau des Universums), dabei entstehen die radioaktiven schweren Elemente, die wesentlich die Hitze im Erdinneren erzeugen, die wiederum die >> Plattentektonik antreibt: Ohne diese gäbe es in der Erdatmosphäre kein Wasser und kein Kohlendioxid mehr (siehe hierzu die Seite zum Kohlenstoffkreislauf, >> Kohlenstoffaustausch mit dem Gestein); und auch Leben an Land - einschließlich der Entstehung des Menschen - hätte es nie gegeben: ohne eine Geschichte aus Vulkanismus, ersten Plattenkernen, anschließenden Kollisionen und der Auffaltung von Gebirgen wäre die Erde flach und überall mit einer 2,5 Kilometer hohen Wasserschicht bedeckt.

Die richtige Position im Sonnensystem

Die Erde ist gerade weit genug von der Sonne entfernt, um die “richtige” Menge an Sonnenenergie abzubekommen. Die Sonnenenergie ist mit Abstand >> die wichtigste Energiequelle für die Erde. Sie entsteht, da die Sonne mit ihrer Masse eine derartige Anziehungskraft entwickelt, dass die Abstoßungskräfte der Kerne der Wasserstoffatome (die zu drei Vierteln die Sonnenmasse ausmachen) überwunden werden und die Kerne verschmelzen; die entstehenden Atome sind aber nicht stabil und geben Energie ab, wodurch sie zu stabilen Heliumatomen werden. Pro Sekunde “verbrennt” die Sonne auf diese Art 637 Millionen Tonnen Wasserstoff, dabei entstehen 632 Millionen Tonnen Helium und 385 Milliarden Milliarden Megawatt. Die Position der Erde - etwa 150 Millionen Kilometer von der Sonne entfernt - führt dazu, dass die ankommende Sonnenstrahlung energiereich genug ist, um für das Leben notwendige Reaktionen anzutreiben, aber nicht so stark, dass alles Wasser verdampfen würde. Das Grundprinzip des Strahlungshaushalts der Erde ist in der folgenden Abbildung dargestellt:

Strahlungshaushalt der Erde

Der Strahlungshaushalt der Erde: Von der ankommenden Sonnenstrahlung wird
ein Teil reflektiert, der übrig bleibende Anteil erwärmt Wasser, Landflächen und
die Atmosphäre und wird als Wärmeabstrahlung wieder abgegeben.
Abbildung übersetzt, Original NASA (Quelle: http://visibleearth.nasa.gov/).

Dieser Bereich, in dem die Sonnenstrahlung nicht zu stark und nicht zu schwach ist, wird die “Lebenszone” eines Sterns genannt (siehe Abbildung >> oben auf der Seite). Dabei ist die Lage der Lebenszone nicht nur von der Entfernung von der Sonne abhängig, sondern wird auch davon beeinflusst hat, ob ein Planet eine Atmosphäre hat oder nicht - Treibhausgase in der Atmosphäre können die Temperatur des Planeten erhöhen und damit nach außen verschieben (siehe >> unten). Bei der Erforschung unseres Sonnensystems wurde zudem festgestellt, dass die Jupitermonde Io und Europa wärmer sind als durch die Sonnenstrahlung erklärbar: Sie werden auch durch Gezeitenkräfte erwärmt, so dass auf Europa sogar flüssiges Wasser vorkommt. Das bedeutet, dass auch Monde in der Nähe großer Gasplaneten in der Lebenszone von Sternen liegen können. (Auf der Erde ist der Beitrag der Gezeiten zum Energiehaushalt aber verschwindend klein.) Die Lebenszone wandert zudem während der Lebenszeit eines Sternes: da dieser mit zunehmenden Alter immer heißer wird, entfernt sich die Lebenszone im Laufe der Zeit von ihrem Stern.

Darstellung der Lebenszone als Funktion der Zeit

Die Lebenszone eines Sterns wandert im Laufe der Zeit nach außen, da eine Stern >> im Laufe seines Lebens immer heißer wird. Die Erde lag vermutlich von Anfang an in der Lebenszone der Sonne. Eigene Abbildung nach Fig. 5.1 aus >> Tim Lenton & Andrew Watson 2011.

(Wie lange die Erde noch in der Lebenszone der Sonne liegt, ist nur näherungsweise abzuschätzen - die vorliegenden Abschätzungen geben uns noch zwischen 0,5 und 1,5 Milliarden Jahre. Kleinere Sterne, die ihren Kernbrennstoff >> weniger schnell verbrennen, sind daher womöglich lebensfreundlicher als die Erde - sie besitzen jedenfalls eine Lebenszone, die länger stabil ist.)

Die Rolle der Atmosphäre

Die Erde selbst dürfte aber nicht viel kleiner sein, denn Planeten brauchen eine gewisse Größe, um mit ihrer Schwerkraft eine Atmosphäre aus flüchtigen Gasen festzuhalten. Diese braucht nicht nur das Leben an Land, sondern sie spielt auch eine zentrale Rolle bei der Temperaturregulation. Als der französische Mathematiker Joseph Fourier 1824 als Erster die Energiebilanz der Erde berechnete, ergab sich für die Erde eine Temperatur von -19 °C – was offensichtlich nicht stimmte: die Durchschnittstemperatur der Erde betrug 14 °C. Fourier vermutete, dass irgendetwas in der >> Luft wie das Glas eines Treibhauses die Wärme festhalten müsse. Ende des 19. Jahrhunderts kam der schwedische Chemiker Svante Arrhenius auf die richtige Spur: er erkannte, dass der Kohlendioxid-Gehalt der Luft die Temperatur beeinflusst - je mehr Kohlendioxid es in der Luft gibt, desto wärmer wird die Erde (mehr hierzu: >> Kleine Menge, große Wirkung: Kohlendioxid in der Luft). Damit waren die >> Treibhausgase entdeckt; sie lassen mehr (kurzwellige) Sonnenstrahlung durch als (langwellige) Wärmestrahlung wieder hinaus:

Treibhauseffekt der Erdatmosphäre

Der Treibhauseffekt der Erdatmosphäre: Ein Teil der abgegebenen Wärmestrahlung
 wird von der Atmosphäre zurückgehalten. Verändert nach Wikipedia, Artikel
“Strahlungshaushalt der Erde”, eingesehen am 22.12.2005.

Die Stärke des Treibhauseffekts hängt von der Zusammensetzung der Atmosphäre ab (zum heutigen Zustand siehe die Seite über das >> Klima der Erde); diese hat sich im Laufe der Erdgeschichte verändert. Das Ergebnis grenzt schon ans Unglaubliche: Die Sonne ist ja etwa zeitgleich mit der Erde entstanden und hat zu Beginn nur etwa 70 Prozent ihrer heutigen Strahlung abgegeben. Die Lebenszone lag also - wie oben gezeigt - in der Frühzeit des Sonnensystems viel näher an der Sonne. Und dennoch zeigen geologische Untersuchungen und auch die Geschichte des Lebens, dass seit über vier Milliarden Jahren die Temperatur der Erde immer hoch genug war, dass es flüssiges Wasser gab - die Voraussetzung für Leben. Dass die Erde auch bei schwacher Sonne warm genug für flüssiges Wasser war, lässt vermuten, dass es eine Art Thermostat gegeben hat (dies ist eine der zentralen Erkenntnisse, die zur Akzeptanz des Modells vom Ökosystem Erde geführt haben, siehe auch die >> Einführung). Tatsächlich wurden entsprechende >> Regelkreise gefunden; vor allem der Kohlenstoffkreislauf spielt diese Rolle: In der frühen Atmosphäre gab es eine hohe Konzentration des Treibhausgases Kohlendioxid, das dann von Gestein gebunden wurde (siehe hierzu auch >> Klimageschichte der Erde).

In der gesamten Geschichte des Lebens hat die Temperatur der Erde nur um wenige Grad Celsius geschwankt.

Das Ergebnis: In der gesamten Geschichte des Lebens hat die Temperatur der Erde  nur um wenige Grad geschwankt. (Dass der Treibhauseffekt verstärkt wird, weil durch menschliche Aktivitäten eigentlich längst von der Erdatmosphäre abgeschiedene Treibhausgase wieder freigesetzt werden, ist die wichtigste Ursache für den vom Menschen verursachten >> Klimawandel.)

Die Erde als System

Wie könnte das "Thermostat" der frühen Erde ausgesehen haben? (Thermostat in Anführungszeichen, da es ja keinen Sollwert gibt, den jemand eingestellt hat, wohl aber Regelkreise, die die Erdtemperatur in einem lebensfreundlichen Bereich gehalten haben.) Dazu braucht es Regelkreise, die die Temperatur bei einem Anstieg senken, und andere, die sie bei Abkühlung erhöhen. Solche "systemstabilisierenden" Regelkreise heißen auch negative Rückkoppelungen (negativ kommt hier nicht von schlecht, sondern bedeutet, dass sie Änderungen entgegenwirken - bei einem Temperaturanstieg etwa zur Abkühlung führen). Daneben gibt es auch positive Rückkoppelungen, die Auswirkungen von Änderungen verstärken, und die daher die innere und äußere Grenze der Lebenszone bestimmen. Auf der Erde gibt es beide, und die wichtigsten, die die Temperatur auf der frühen Erde beeinflusst haben könnten, zeigt die folgende Abbildung:

Rückkoppelungen im Ökosystem Erde 

Rückkoppelungen, die zur Temperaturregelung auf der frühen Erde beigetragen haben könnten. Schwarze Pfeile mit "+" bedeuten eine gleichgerichtete Veränderung, graue Pfeile mit "-" eine entgegengesetzte. Lesebeispiele: Mit steigender Temperatur nimmt die Silikatverwitterung zu (gleichgerichtet, daher "+"), die Eisbedeckung der Erde nimmt aber ab (entgegengesetzt, daher "-"). Wie diese Rückkoppelungen die Temperatur der Erde beeinflussen, ist im nachfolgenden Text erläutert. Eigene Abbildung nach Fig. 7.2 aus aus >> Tim Lenton & Andrew Watson 2011.

Der Regelkreis, der die innere Grenze der Lebenszone bestimmt, ist der Wasserdampf-Regelkreis: steigende Temperaturen (durch Annäherung des Planeten an die Sonne oder durch eine heißer werdende Sonne) führen zu einer stärkeren Verdunstung, und diese zu einer höheren Wasserdampfkonzentration in der Atmosphäre. Da Wasserdampf ein Treibhausgas ist, steigt hierdurch die Temperatur weiter, was wiederum die Wasserdampfkonzentration steigen lässt. Hier liegt also eine positive Rückkoppelung vor. Diese wird aber durch einen Effekt gebremst, auf dem das Funktionsprinzip von Dampfkochtöpfen beruht - bei steigender Wasserdampfkonzentration ("Dampfdruck") wird die zusätzliche Verdunstung erschwert. Aber irgendwann - bei ausreichend heißer Sonne - kann die Verdunstung "durchgehen", und dazu kommt, dass dann auch der Wasserdampfgehalt in der oberen Atmosphäre anstiegt, wo UV-Strahlung Wassermoleküle aufspalten kann und der leichte Wasserstoff dann nicht mehr von der Schwerkraft in der Atmosphäre gehalten wird und ins Weltall verloren geht. Auf diese Art und Weise hat vermutlich die Venus ihr Wasser verloren. Der Bereich, in dem die Temperatur hierfür noch nicht hoch genut ist, ist die innere Grenze der Lebenszone.

Die äußere Grenze der Lebenszone wird vom Eis-Albedo-Regelkreis bestimmt. Wenn der Planet sich weiter von der Sonne entfernt und sich abkühlt, bilden sich an den Polen Eiskappen, die sich mit weiterer Abkühlung ausdehnen. Eis reflektiert aber das Sonnenlicht sehr stark, so dass das Rückstrahlvermögen (Albedo, von lat. albus = weiß) der Erde zunimmt - es wird also weniger Sonnenstrahlung vom Planeten absorbiert, so dass dieser weiter abkühlt. Auch dieses ist eine positive Rückkoppelung, und jenseits der äußeren Grenze der Lebenszone führt dieser Regelkreis dazu, dass alles Wasser auf dem Planeten gefriert und kein flüssiges Wasser mehr vorkommt.

Negative Regelkreise stabilisieren die Lebenszone, indem sie den Planeten weniger anfällig für Veränderungen etwa der Sonnenstrahlung machen. Ein Beispiel ist der Silikatverwitterungs-Regelkreis , der - in geologischen Zeiträumen betrachtet - die Konzentration des Treibhausgases Kohlendioxid in der Erdatmosphäre bestimmt. Der im Gestein gebundene Kohlenstoff wird in heißen Quellen im Meer und bei Vulkanausbrüchen in Form von Kohlendioxid freigesetzt, und bei der Verwitterung von Silikatgestein wieder in Gestein verbunden (siehe: >> Kohlenstoffkreislauf - Kohlenstoffaustausch mit dem Gestein). Die Verwitterung von  Silikatgestein nimmt bei steigender Temperatur zu. Nimmt also die Temperatur zu, entfernt die zunehmende Silikatverwitterung eine größere Menge des Treibhausgases Kohlendioxid und bremst damit die Erwärmung (negative Rückkoppelung). Umgekehrt geht bei sinkender Temperatur die Silikatverwitterung zurück, mehr Kohlendioxid bleibt in der Atmosphäre und führt zu steigender Erwärmung, bremst also die Abkühlung. Ergebnis: dieser Regelkreis sorgt dafür, dass die innere und die äußere Grenze der Lebenszone nicht so leicht erreicht werden können, stabilisiert also den Planeten in der Lebenszone. Seine Grenzen liegen darin, dass er sehr langfristig wirkt, die oben dargestellten positiven Rückkoppelungen aber viel schneller.

Auf der Erde sollte es aber bei den unbelebten Regelkreisen nicht bleiben. Diese haben die Erde immerhin schon zu einem System gemacht - bei einem System interagieren die Elemente so miteinander, dass sie als Einheit angesehen werden können. Aber mit der >> Entstehung des Lebens begann auch dieses, mit den Regelkreisen der Erde zu interagieren: aus dem System Erde wurde das Ökosystem Erde.

Die Größe der Erde hält nicht nur die Atmosphäre fest, sondern hat noch eine zweite Wirkung: Die Erde kühlt im Inneren kaum aus; dadurch bleibt der Antrieb der Plattentektonik erhalten. Für den Wärmehaushalt der Erde ist die Energie im Erdinneren im Vergleich zur Sonnenstrahlung kaum von Bedeutung; sie schützt das Leben aber auf eine andere, doppelte Weise: Erstens sorgt das Einschmelzen von Gestein im Erdinneren immer wieder dafür, dass das im Gestein gebundene Wasser und der Kohlenstoff freigesetzt werden, ohne dieses Recycling gäbe es vermutlich längst kein Wasser und keinen Kohlenstoff mehr in der Atmosphäre, und auch kein Leben auf der Erde. Und zweitens sind Konvektionsbewegungen im flüssigen äußeren Teil des Erdkerns wahrscheinlich die Ursache für die Erzeugung des Erdmagnetfelds; dieses Erdmagnetfeld schützt die Erde vor den Sonnenwinden. Sonnenwinde bestehen zum größten Teil aus Wasserstoffkernen, die elektrisch geladen sind und daher durch das Magnetfeld zum größten Teil um die Erde herumgelenkt werden. Im hohen Norden kann man diese Sonnenwinde manchmal sehen: Ein kleiner Teil der Partikel gelangt, den Feldlinien folgend, in die Polarregion und erzeugt dort durch Wechselwirkung mit Luftteilchen die spektakulären Polarlichter.

Das Erdmagnetfeld schützt die Erde vor Sonnenwinden

Das Erdmagnetfeld schützt die Erde vor den Sonnenwinden. Abb.: >> NASA

Die Sonnenwinde haben aber auch ihr gutes: Sie schwächen die energiereiche kosmische Strahlung ab, so dass deren Einfluss auf die Erde relativ gering ist. Auch hierzu leistet die Atmosphäre einen Beitrag: In einer Höhe von etwa 80 Kilometern befindet sich eine Schicht (die Ionosphäre), in der Teilchen zum Beispiel aus verglühenden Meteoriten ionisiert werden und dabei die tödliche kosmische Strahlung abfangen. Energiereiche UV-Strahlung von der Sonne, die durch die Ionosphäre dringt, wird weitgehend von einer >> Ozonschicht in der Erdatmosphäre gefiltert. Ohne diese Schichten wäre Leben zumindest an Land kaum möglich.

Die Hilfe von Jupiter und Mond

Und schließlich helfen auch Jupiter und der Mond: Die Schwerkraft des Jupiter hat bei der Entstehung von Mars und Erde geholfen und kleinere Stein- und Eiskörper in einen Asteroidengürtel verbannt - damit hat sie die Erde vor noch häufigeren Einschlägen von Himmelskörpern bewahrt. Wir Menschen verdanken unsere Existenz aber einem dieser Einschläge: Bei dem Zusammenprall, bei dem der Mond entstand (mehr dazu >> hier), wurde ein Teil der Erdkruste ins All geschleudert - erst dadurch wurde die Erdkruste so dünn, dass die Plattentektonik entstehen konnte (deren Bedeutung für das Leben auf der Erde oben bereits dargestellt wurde). Auch die heutige biologische Vielfalt gäbe es ohne diesen Zusammenprall vermutlich nicht - auf ihn geht nämlich auch die Neigung der Erdachse zurück, die für die Jahreszeiten sorgt. Die Jahreszeiten spielten aber eine ebenso große Rolle bei der Entstehung der Vielfalt an Lebewesen, die wir heute auf der Erde finden, wie die vielfältigen Lebensräume, die infolge der Plattentektonik entstanden - weshalb der Mond schon als “Architekt der Evolution” bezeichnet wurde. Und schließlich stabilisiert der Mond mit seiner Schwerkraft wie ein Ausleger die Rotationsachse der Erde - ohne diese Stabilisierung würde die Erde zeitweise eine Neigung von 85 Grad erreichen; die Eiskappen der Pole wären direkt auf die Sonne gerichtet und würden schmelzen, die Tropen dagegen in Eis und Schnee versinken. Die dadurch ausgelösten Klimaschwankungen hätten möglicherweise jedes Leben früh vernichtet, es auf jeden Fall aber anders aussehen lassen. (Da der Mond sich jedes Jahr um fast 4 Zentimeter von der Erde entfernt, wird seine Schwerkraft in einer Milliarde Jahre nicht mehr ausreichen, die Rotationsachse der Erde zu stabilisieren - sollte es dann noch intelligentes Leben auf der Erde geben, dürfte der Klimawandel wieder zum Thema werden).

Die Entstehung (?, siehe >> Die Entstehung des Lebens) und Weiterentwicklung des Lebens auf der Erde ist also von vielen Faktoren abhängig (siehe dazu auch >> Die Erde als Ökosystem). Je besser dieses verstanden wird, desto mehr interessieren sich die Erdwissenschaftler und Biologen wieder für Astronomie. Weitere Planeten zu finden, auf denen die Bedingungen für Leben erfüllt sind, wäre der erste Schritt, um außerirdisches Leben zu entdecken. Und bringt uns vielleicht einer Antwort auf die Frage näher, ob die Existenz von Leben auf der Erde lediglich einem glücklichen Zufall zu verdanken ist, oder aber in den Naturgesetzen angelegt ist - dann dürfte es auf vielen Planeten, auf denen Leben möglich ist, auch tatsächlich Leben geben.

Ist da jemand? - die Suche nach außerirdischem Leben

Gibt es außerirdisches Leben im Universum? Schon die alten Griechen spekulierten über diese Frage, und noch heute weiß niemand etwas genaues - aber inzwischen reichen unsere technischen Möglichkeiten aus, Antworten direkt im All zu suchen.

Galaxie NGC 6240

Galaxie NGC 240: Auf der Erde gibt es Leben, aber wie sieht aus woanders aus? (Foto: NASA, ESA, the Hubble Heritage (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration, and A. Evans (University of Virginia, Charlottesville/NRAO/Stony Brook University; gemeinfrei)

Der älteste Ansatz ist die Nutzung der Radioastronomie: Intelligente Zivilisationen könnten wie wir auf der Erde Radiowellen zur Kommunikation verwenden, und diese werden seit 1960 mit riesigen Radioteleskopen gesucht. Bisher ohne Erfolg. Die größte Einschränkung der Methode ist, dass sie nur technische Zivilisationen entdecken kann, die Radiowellen verwendet. Auf der Erde gibt es seit 3,5 Milliarden Jahre Leben; mit den Methoden der Radioastronomie wäre es erst vor etwa 100 Jahren entdeckt worden (siehe auch >> Gibt es andere intelligente Zivilisationen im Weltall?)

1995 wurde von Michel Mayor und Didier Queloz von der Universität Genf der erste Planet außerhalb unseres Sonnensystems (51 Pegasi b) entdeckt; und jetzt suchen die Astronomen nach Planeten, auf denen die Bedingungen für Leben erfüllt sind. Planeten zu finden ist nicht einfach: >> Tim Appenzeller verglich die Idee, das Licht eines erdgroßen Planeten neben einem milliardenfach helleren Stern einzufangen mit dem Versuch, ein Glühwürmchen neben dem Scheinwerfer eines Leuchtturms zu sehen, in 3000 km Entfernung und in einer nebligen Nacht. So unglaublich es klingt: Dies kann gelingen; bisher wurden 11 Planeten direkt gesehen (dabei gibt es natürlich einen Trick: das Licht des Sternes wird abgedeckt, so dass es das von den Planeten abgestrahlte Licht nicht überdeckt. Dazu werden Techniken wie die Interferometrie (bei der das „störende“ Sternenlicht durch Phasenverschiebung von Lichtwellen ausgelöscht wird - nach dem Funktionsprinzip von Kopfhörern, die Umgebungsgeräusche reduzieren) verwendet oder das Sternenlicht durch Masken blockiert; andere Forscher versuchen, Planeten durch die Farbunterschiede des Lichtes von Planeten und Sternen aufzuspüren). Die meisten Planeten wurden bisher jedoch indirekt durch ihren Einfluss auf “ihren” Stern entdeckt, dazu werden drei verschiedene Methoden genutzt:

  • Doppler-Methode und astrometrische Messungen beruhen beide darauf, dass die Schwerkraft des Planeten seinen Stern anzieht, und diesen infolge des Umlaufs des Planeten in ein leichtes Taumeln bringt. Dieses führt einerseits zu regelmäßigen Schwankungen in der Wellenlänge des vom Stern ausgehenden Lichts: es wird langwelliger, wenn der Stern sich von der Erde wegbewegt (“Rotverschiebung”), und kurzwelliger, wenn er sich auf die Erde zubewegt. Bei der Doppler-Methode wird dieser “Doppler-Effekt” gemessen; die astrometrischen Messungen messen dagegen die seitlichen Bewegungen des Sterns gegen andere Sterne im Hintergrund.

  • Die dritte Methode nutzt die Lichtabschattungen, die entstehen, wenn Planeten von der Erde aus gesehen die Oberfläche des Stern überqueren.

Mit diesen Methoden suchen die Astronomen gegenwärtig vor allem nach „Jupiters“: Ein Planet wie Jupiter in unserem Sonnensystem hilft während der Planetenentstehung durch den Einfluss seiner Schwerkraft bei der Bildung mars- und erdgroßer Planeten, und er verbannt kleinere Stein- und Eiskörper in einen Asteroidengürtel. Jupiter bewirkt allerdings ein „Sternentaumeln“ in Jahrzehnten, abhängig von seiner Umlaufbahn. Die ersten Messreihen sind bald lang genug, um auch solche Planeten mit der Doppler-Methode zu entdecken. Im April 2007 wurde immerhin ein erster Planet gefunden, auf dem eine Oberflächentemperatur von 0 bis 40 Grad Celsius herrscht, Wasser also flüssig wäre - er umkreist den Roten Zwergstern Gliese 581. Insgesamt kennen die Astronomen heute über 2.000 “Exoplaneten”, wie die Planeten außerhalb unseres Sonnensystems genannt werden.

Planeten von der Größe der Erde können weit besser bei Weltraummissionen entdeckt und untersucht werden, bei denen keine Erdatmosphäre stört. Die meisten Planeten wurde von der März 2009 gestarteten Kepler-Mission der NASA, die 100.000 Sterne auf Lichtabschattungen untersuchen soll, entdeckt. Aus den bisherigen Funden schließen manche Astronomen, dass etwa ein Fünftel aller Sonnen Planeten in der "Lebenszone" haben könnten. Die alten Griechen jedenfalls glaubten an andere Welten: alles andere wäre wie ein Acker mit nur einer einzigen Ähre. Heute können wir nur vermuten, dass es diesen Acker gibt: Planeten, auf denen die Bedingungen für das Leben stimmen. Wir wissen aber nicht, wie wahrscheinlich die Entstehung von Leben ist, und wie es aussehen könnte. Weil das >> Leben, so wie wir es kennen, auf flüssiges Wasser angewiesen ist, suchen die Astronomen auf den entdeckten Himmelskörpern nach flüssigem Wasser: es wird tief im Mars vermutet und ist auf den Jupiter-Monden Europa und Enceladus nachgewiesen; und sie suchen auch nach Atmosphären, die - wie die >> Erdatmosphäre - nicht im chemischen Gleichgewicht sind: auch dieses könnte - wie der >> Sauerstoffgehalt auf der Erde - ein Zeichen für Leben sein.

Mit Intelligenz hat das alles noch nichts zu tun: noch weniger als die Wahrscheinlichkeit der Entstehung von Leben wissen wir, wie wahrscheinlich dieses sich zu intelligentem Leben weiterentwickeln würde. Aber schon "nicht-intelligentes" außerirdisches Leben zu entdecken: Das wäre eine zweite kopernikanische Revolution. Vor 500 Jahren entdeckte Kopernikus, dass die Erde nicht der Mittelpunkt unseres Sonnensystems ist; und dann wäre sie auch nicht mehr der einzige Planet, der Leben beherbergt – sondern Teil eines Netzes von Leben im Universum... Man kann sich kaum ausmalen, wie solch eine Entdeckung unser Selbstbild verändern würde. Ob es jemals nötig sein wird, steht dahin.

Weitere Informationen im Internet:
>> PlanetQuest: Website des NASA Jet Propulsion Laboratory zur Suche nach Exoplaneten (in englischer Sprache)
>> NASA-Kepler-Mission: Wissenschaftlicher Hintergrund, Beschreibung der Mission und ihres aktuellen Standes, Lehrmaterialen (in englischer Sprache).

Siehe auch:
>> Gibt es andere intelligente Zivilisationen im Weltall?

Wie es weiterging ...

Dass die Voraussetzungen für Leben auf der Erde gegeben sind, ist durch die Existenz von Leben auf der Erde bewiesen. Wie aber das Leben auf die Erde gekommen oder auf ihr entstanden ist, ist immer noch ein Rätsel. Mit dieser Frage und mit der Entwicklung des Lebens auf der Erde beschäftigt sich der nächste Abschnitt: >> Das Leben.

Nächster Abschnitt:
>> Das Leben

© Jürgen Paeger 2006 - 2015

Die Zahl der entdeckten Planeten - hier mit etwa 2.000 angegeben, Stand Juni 2015 - wächst schnell. Die Zahl ist also möglicherweise, wenn Sie sie lesen, schon überholt.