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Planetologie

Albedo

Die Albedo sagt uns etwas über das Rückstrahlvermögen eines Körpers oder einer Oberfläche. Wenn etwas von Licht beschienen wird, dann wirft es einen Teil des Lichtes wieder zurück und erscheint uns entsprechend hell oder dunkel. Schnee beispielsweise hat eine hohe Albedo, der größte Teil des einfallenden Lichtes wird reflektiert (zurückgeworfen). Deshalb kann uns Schnee so hell erscheinen, dass er unsere Augen blendet und wir eine Sonnenbrille oder Skibrille aufsetzen.

Albedo wird mit einem Zahlenwert zwischen 0 und 1 ausgedrückt. Bei 0 wird überhaupt kein Licht zurückgeworfen, bei 1 wird alles reflektiert.

Das Rückstrahlvermögen

Das Rückstrahlvermögen hängt auch von der Beschaffenheit der Oberfläche ab. Eine glatte reflektiert mehr Licht als eine raue unebene Fläche. Schnee hat zum Beispiel eine 4mal höhere Albedo als Gras..

Schnee

Oberfläche Albedo (ca.)
Schnee 0,8
Wolken 0,7
Sand (Wüste) 0,3
Gras (Wiesen) 0,2
Wald 0,1

Planeten und Monde haben verschiedene Oberflächen, ihr Rückstrahlvermögen ist also sehr unterschiedlich. Venus leuchtet sehr hell, weil ihre Wolken viel Sonnenlicht zurückwerfen. Gäbe es keine geschlossene Wolkendecke, hätten wir keinen solch strahlenden Abendstern.

Die Sonne hat keine Albedo, da sie selbst leuchtet. Die Albedo gilt nur für Himmelskörper, die kein eigenes Licht abstrahlen, sondern einfallendes Licht reflektieren.

Weiter unten in der Tabelle kann man sehen, dass die Erde eine dreimal höhere Albedo hat als unser Mond. Könnten wir beide aus größerer Entfernung beobachten, würden wir sehen, dass die Erde viel heller strahlt als der Mond.

Der Körper mit der größten Albedo im Sonnensystem ist der Saturnmond Enceladus. Wahrscheinlich ist seine Oberfläche von einer dicken Eisschicht überzogen. Der dunkelste Mond im Sonnensystem ist ebenfalls ein Saturnmond, nämlich Japetus. Dieser Mond hat helle, aber auch extrem dunkle Oberflächen (siehe graphischen Vergleich ganz unten).

Enceladus

Japetus mit Vorder- und Rückseite


Albedo der Planeten

Venus

Himmelskörper Albedo (ca.)
Merkur 0,11
Venus 0,65
Erde 0,37
Mond 0,12
Mars 0,15
Jupiter 0,52
Saturn 0,47
Enceladus (Saturnmond) 0,99
Japetus (Saturnmond) 0,04
Uranus 0,51
Neptun 0,41

Der hellste der Planeten ist Venus, der dunkelste Planet des Sonnensystems ist Merkur.

Albedo der Planeten

Wir sehen hier das Rückstrahlvermögen der Planeten im Sonnensystem. Venus ist der hellste Planet. Das liegt daran, dass ihre geschlossene Wolkendecke ziemlich hell ist und das einfallende Sonnenlicht zu einem großen Teil reflektiert. Dafür dringt nur wenig Licht bis zur Oberfläche der Venus durch. Ein Besucher würde den ganzen Venustag im Dämmerlicht verbringen, Sonnenaufgänge oder gar die Sterne sind nie zu sehen.

Die Erde hat mit ihrer Albedo von 0,37 ein deutlich höheres Rückstrahlvermögen als der Mond. Betrachtet man beide Himmelskörper mit etwas Abstand, wird man die Erde heller leuchten sehen als den Mond.


Albedo der Monde

Albedo der Monde

Zu sehen ist hier das Rückstrahlvermögen der 8 größten Monde des Sonnensystems. Die Monde sind ihrer Größe nach geordnet, Ganymed ist der größte Mond. Wir sehen hier im Vergleich, dass unser Mond das geringste Rückstrahlvermögen besitzt, gegen andere Monde also relativ dunkel ist.


Albedo der Saturnmonde

Albedo der Saturnmonde

Wir sehen hier das Rückstrahlvermögen (Albedo) der Saturnmonde. Sie sind der Größe nach geordnet, Titan ist der größte Saturnmond. Im Saturnsystem sind alle Extreme in Sachen Albedo vertreten. Enceladus ist der Himmelskörper im Sonnensystem mit dem höchsten Rückstrahlvermögen (0,99 - also fast 100%), Japetus ist einer der dunkelsten Körper mit einer minimalen Albedo von nur 0,04.

Die Albedo der wichtigsten Monde aller Planeten gibt es in der Monde Tabelle.


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Habitable Zone

Die habitable Zone, oder auch 'Grüne Zone' oder 'Lebenszone' genannt, ist der Bereich um einen Stern, in dem genau die richtige Temperatur herrscht, damit Leben auf einem dort vorhandenen Planeten entstehen kann. Das ist nach unserer irdischen Ansicht der Bereich, in dem Wasser in flüssiger Form bleiben kann. Pflanzen und Tiere auf der Erde konnten sich nur deshalb entwickeln, weil wir hier genau die richtige Menge von Wärme und Sonnenlicht bekommen. Der größte Teil der Erdoberfläche ist weder zu heiß noch zu kalt.

Bedingungen für Habitable Zonen

Nur bei gemäßigten Temperaturen kann es flüssiges Wasser geben. Flüssiges Wasser ist die Voraussetzung für Leben, so wie wir es kennen.

Grüne Zone um die SonneBefände sich die Erde näher an der Sonne, wäre es viel zu heiß, und das Wasser würde verdampfen. Wäre die Erde weiter von der Sonne entfernt, würde das Wasser zu Eis gefrieren.

In unserem Sonnensystem liegt nur die Erde innerhalb der grünen Zone. Venus und Mars liegen an ihrem inneren bzw. äußeren Rand.

Vor langer Zeit gab es wahrscheinlich auch flüssiges Wasser auf Mars und Venus, heute nicht mehr. Für die Entstehung und Entwicklung von Leben müssen viele günstige Bedingungen zusammentreffen, allein in der Grünen Zone zu liegen genügt nicht.

Mehr zur Entstehung von Leben gibt es auf der Seite 'Leben'.


Unterschiedliche Bedingungen auf Venus, Erde und Mars

Die heiße trockene Venus

Bei Venus hat wahrscheinlich der heftige Vulkanismus dafür gesorgt, dass sich kein Wasser auf Venus halten konnte. Wohl über Jahrmillionen hinweg kamen Gase und heiße Lava aus ihrem Inneren, die nach und nach alles Wasser der Venus verdampfen ließen.

Um Venus herum entwickelte sich eine dichte Atmosphäre und eine stets geschlossene Wolkendecke. Das sorgt für einen enormen Treibhauseffekt. Venus kann ihre Wärme nicht an den Weltraum abgeben. Sie heizte sich in den letzten Millionen Jahren immer stärker auf. Heute ist sie sogar heißer als Merkur, der sonnennächste Planet!

Vulkan auf Venus

Ohne den heftigen Vulkanismus wären die Temperaturen auf Venus für die Entwicklung von Leben günstig gewesen. Vielleicht hätten wir dann Venusianer als Nachbarn gehabt ...


Der kalte trockene Mars

Auf Mars gibt es viele Oberflächenstrukturen, die aussehen, als seien sie vor einiger Zeit von flüssigem Wasser geformt worden. Außerdem wird unter dem Marsboden noch heute Wasser vermutet.

Leider ist der Mars zu klein, um Wasser an der Oberfläche und die Luft der Atmosphäre dauerhaft festhalten zu können. Seine Schwerkraft reicht dafür nicht aus, er ist ja nur ein Drittel so groß wie die Erde.

Mars Oberfläche

Ständig verliert er Teile seiner oberen Luftschichten ans Weltall, seine Atmosphäre ist ziemlich dünn. Wasser, das an die Oberfläche tritt, verdampft sofort wegen des geringen Drucks und verflüchtigt sich als Wasserdampf. Die dünne Luft kann die Wärme der Sonne kaum speichern.

Zwar kann es auf dem Mars auch mal +20° Grad werden, meist liegt seine Temperatur aber weit unter Null. Und Vulkanausbrüche scheint es seit Jahrmillionen nicht mehr gegeben zu haben.

Wäre der Mars größer, um eine dickere Luftschicht festhalten zu können, und hätte er Vulkanismus, der Wärme aus dem Planeteninneren an die Oberfläche brächte, dann

... hätten wir jetzt vielleicht Marsianer als Nachbarn ...

Aber Vorsicht: Günstige Lebensbedingungen bedeuten noch lange nicht, dass sich automatisch auch intelligentes Leben entwickelt! Unsere Nachbarn auf Venus und Mars hätten auch einfach Mikroben und Einzeller sein können, und mit denen kann man sich ja leider nicht unterhalten...


Habitable Zonen anderer Sterne

Die Grüne Zone gilt genauso auch bei anderen Sternen. Auf der Suche nach Außerirdischen sollten wir also nach Planeten suchen, die in der Lebenszone ihres Sterns liegen. Außerhalb davon ist es sicher auch Außerirdischen zu heiß oder zu kalt ...Exoplaneten

Wo genau der Bereich verläuft, in dem Wasser flüssig ist, hängt von der Masse und der Energieabstrahlung des Sterns ab.

Bei kleineren schwachen Sternen ist die Grüne Zone schmal und nahe bei dem Stern.

Bei großen aktiven Sternen ist der Bereich viel breiter und auch weiter vom Stern entfernt, denn in seiner Nähe ist es zu heiß. Dies alles muss bedacht werden, wenn wir uns auf die Suche nach bewohnten Welten begeben wollen.


Habitable Zone einer Galaxie

Es gibt noch ein weiteres Kriterium, das wir bei unserer Suche beachten sollten: auch Galaxien haben eine habitable (bewohnbare) Zone.

Direkt im Bereich des Zentrums einer Galaxie wird sich höchstwahrscheinlich kein Leben herausbilden können. Hier geht es viel zu turbulent zu. Viele Sterne drängen sich zusammen. Wenn einer von ihnen am Ende seines Daseins angekommen ist und explodiert, wird er seine Umgebung und damit viele andere Sterne mit Röntgen- und Gammastrahlung bombardieren.

Für Lebewesen ist diese Strahlung tödlich. Wird ein Planet, auf dem sich gerade Leben entwickelt, davon getroffen, bedeutet das wahrscheinlich das Aus. Zumindest wirft das die Entwicklung des Lebens wieder stark zurück. Kosmische Katastrophen in der Nähe bewohnter Welten wirken sich also sehr ungünstig auf den Verlauf der Evolution aus.

Galaxie

Da ist es schon besser, man erblickt in einer ruhigen Ecke der Galaxis das Licht der Welt. Da passiert zwar nicht viel, spektakuläre Explosionen bleiben aus, dafür aber kann sich das Leben in aller Ruhe entwickeln. Auf der Erde hat es schließlich auch einige Milliarden Jahre bis zur Herausbildung höher entwickelter Wesen gedauert. In den mittleren bis äußeren Bereichen einer Galaxis ist die Entstehung und Weiterentwicklung von Leben also am wahrscheinlichsten.

Ganz im Außenbereich einer Galaxis wird die Entstehung von Leben kaum möglich sein, denn es benötigt ja auch eine Heimat. Die Entstehung von Planeten und Monden am Rande der Galaxien ist nicht möglich, da dort zu wenig Metalle und feste Stoffe zur Verfügung stehen. Es bilden sich Sterne ohne Planeten.

Die Aufnahmen auf dieser Seite stammen von der NASA.

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Wasser

Wasser ist auf der Erde reichlich vorhanden und zugleich heiß begehrt - von allen Lebewesen! Denn das Leben auf der Erde kann ohne Wasser nicht existieren, und sehr wahrscheinlich hat es genau dort auch seinen Ursprung genommen. Ausgehend von der Beobachtung, dass (flüssiges) Wasser für das Leben unabdingbar ist, wird bei der Suche nach Leben auf anderen Himmelskörpern sehr darauf geachtet, ob dieser vielleicht Wasser enthält.

Unsere These lautet also: Wo Wasser ist, da kann sich rein theoretisch auch Leben gebildet haben! Auf dieser Seite wollen wir uns einmal anschauen, welche Bedeutung Wasser für uns hat und wo im Sonnensystem Wasser zuhause ist.

Wasser - die Fakten

H2O

  • chemische Formel: H2O
  • 3 Aggregatzustände möglich:
    -> fest (Eis)
    -> flüssig (Wasser)
    -> gasförmig (Wasserdampf)
  • Phasenübergänge:
    bei 0°C (fest <> flüssig) und
    bei 100°C (flüssig <> gasförmig)
  • Anomalie: Wasser hat seine größte Dichte bei 4°C
  • Die Erde ist zu 2/3 mit Wasser bedeckt
  • Der Mensch besteht zu 70% aus Wasser, andere Lebewesen sogar bis zu 90%
  • Sehr wahrscheinlich hat das Leben seinen Ursprung im Wasser genommen
  • Das meiste Wasser ist zu salzig zum Trinken
  • Gesamtwassermenge: 1,386 Mrd. km3, davon 96,5% Salzwasser, 3,5% Süßwasser
  • Als Trinkwasser nutzbar sind nur 0,003% der gesamten Wassermenge der Erde!
  • Das meiste Trinkwasser ist in den Polkappen (Nordpol und Südpol) gebunden (als Eis und Schnee)
  • Ein weiterer großer Teil des Süßwassers ist als Eis in Gletschern und in Dauerfrostböden gebunden
  • Wasser gibt es als Grundwasser, in Meeren, Seen, Flüssen, im Boden, in der Atmosphäre und als Bestandteil von Lebewesen

Um Verluste durch Verdunsten (schwitzen) und Ausscheidung zu ersetzen, sollte man täglich 2-3 Liter Wasser zu sich nehmen. Schon 15% Wasserverlust beeinträchtigen die Lebensfunktionen des Menschen so stark, dass er daran sterben kann.

Die Ozeane sind gigantische Energiespeicher

Das Wasser hat eine weitere ganz wichtige Funktion hier auf der Erde. Es stabilisiert die Temperaturen der Atmosphäre. Die Weltmeere speichern Sonnenenergie und bilden so ein natürliches Wärmereservoir.

Die Wärme, die das Wasser aufnimmt, wird in der Nacht und an kalten Tagen ganz langsam wieder an die Atmosphäre abgegeben. Daher kühlt die Erde nicht so rasch aus, wenn die Sonne an wolkigen Tagen und in den Nächten nicht wärmen kann. So herrschen auf der Erde global gesehen gemäßigte Temperaturen.

Welche Wirkung die Sonne hat und was passiert, wenn sie untergegangen ist, kann man in der Wüste - fernab der Ozeane - jeden Tag feststellen: Tagsüber ist es unerträglich heiß, doch sobald die Sonne untergegangen ist, fallen die Temperaturen, und es wird empfindlich kalt. Dementsprechend gibt es in Wüstengegenden nicht viele Organismen. Das fehlende Wasser und die extrem schwankenden Temperaturen machen es dem Leben schwer, sich dort zu behaupten.

Der Wasserkreislauf

Da das Wasser bei den Temperaturen, die auf der Erde herrschen, alle drei Aggregatzustände annehmen kann, erfüllt es noch eine ganz wichtige Funktion: den Wasserkreislauf.

Bei Sonneneinstrahlung erwärmen sich die Wasserflächen, ein Teil des Wassers verdunstet und gelangt als Wasserdampf in die Atmosphäre. Dort steigt der Wasserdampf auf und bildet Wolken.

Die Wolken wiederum werden von Luftströmungen (Winden) weitergetragen. Das Wasser wird also transportiert und gelangt dann als Regen oder Schnee in angrenzende oder weiter entfernt liegende Gegenden.

Das Wasser ist nun wieder am Boden angekommen, sickert in den Boden ein oder sammelt sich in Rinnsalen, die zu Bächen und später zu Flüssen werden. Diese fließen wiederum in immer tiefer liegende Landflächen, bis sie dann irgendwann auf ein Meer oder einen Ozean treffen und sich mit dessen Wasser vermischen. Somit ist der Wasserkreislauf geschlossen.

Ganz nebenbei verändert das Wasser das Antlitz der Erde. Wo es niederfällt, kann etwas wachsen. In den Regenwäldern, wo es am häufigsten regnet, finden wir auch den größten Artenreichtum an Pflanzen und Tieren. Wo es fast nie regnet, breiten sich karge Steppen und sandige Wüsten aus, in denen das Leben rar ist.

Zudem sorgt das Wasser für eine Umverteilung von Erde und Gestein. Denn auf seinem langen Weg aus den Bergen über Flusswege hin zu den Ozeanen nimmt es viel festes Material mit und lagert es an anderer Stelle wieder ab. Das ist ein Teil der Bodenerosion, durch die die Oberfläche der Erde ständig verändert wird. Auf Himmelskörpern ohne Wasserkreislauf, wie z.B. dem Mond bleibt die Oberfläche viele Milliarden Jahre erhalten und verändert sich nicht.

Die Einschlagkrater von Asteroiden sind auf dem Mond über Jahrmillionen erhalten geblieben. Auf der Erde dagegen verschwinden solche Narben mit der Zeit. Wir können davon ausgehen, dass die Erde von mindestens ebenso vielen Körpern aus dem All getroffen wurde wie der Mond. Von den allermeisten Kratern allerdings ist nichts mehr vorhanden.

Wasser gibt es nicht nur auf der Erde

Die Erde ist nicht der einzige Ort, an dem Wasser vorkommt. Bei der Suche nach Leben im Sonnensystem sind wir inzwischen auf etliche Himmelskörper gestoßen, die ein Wasserreservoir besitzen.

Merkur und Venus sind zu heiß. Dort wurde kein Wasser gefunden. Falls sie in früheren Zeiten Seen und Flüsse besaßen, ist das Wasser längst verdampft und hat sich in den Weltraum verflüchtigt.

Mars ist zwar staubtrocken, doch betrachtet man seine Oberflächenstrukturen genauer, stößt man auf Spuren, die von großen Wassermassen geprägt wurden. Doch wo ist das ganze Wasser geblieben?

Da der Mars eine geringere Schwerkraft (oder Anziehungskraft) hat als die Erde, kann er kleichte Stoffe wie Gase nicht so gut festhalten. Wahrscheinlich ist das Wasser aus der Frühzeit des Mars verdunstet und dann in den Weltraum entschwunden.

Ein großer Teil des Wassers könnte auch versickert sein und noch als Grundwasser vorhanden sein. Unter dem Marsboden werden große Wasserreservoirs vermutet. Endgültige Gewissheit könnten künftige Marsmissionen bringen.

Nicht ausgeschlossen ist außerdem der Fund von primitivem Leben im Marsgrundwasser. Es ist durchaus möglich, dass darin Bakterien und andere primitive Lebensformen enthalten sind.

Die Gasplaneten enthalten kein Wasser, dafür aber werden sie von zahlreichen Eismonden umkreist. Unter ihnen gibt es einige Kandidaten, bei denen unter dem dicken Eispanzer ein Ozean aus flüssigem Wasser vermutet wird. Die Eismonde (z.B. Jupitermond Europa) sind ein lohnendes Ziel für künftige Raumfahrtmissionen.


Kometen bestehen zum Teil aus Eis. Gelangen sie auf ihrer Bahn in die Nähe der Sonne, beginnt das Eis zu tauen und auszugasen. Es bildet sich der berühmte Kometenschweif, der viele Millionen Kilometer lang werden kann.

Messungen haben ergeben, dass ein Kometenschweif Wasserdampf enthält. Stürzt ein Komet auf einen anderen Himmelskörper, ist das wie eine Wasserlieferung.

Es wird vermutet, dass die vielen Einschläge von Kometen in der Anfangszeit der Erde dazu beigetragen haben, dass sich nach und nach so viel Wasser auf der Erdoberfläche ansammeln konnte, wie es heute noch in Form von Ozeanen vorhanden ist. Zudem ist es möglich, dass Kometen zusammen mit dem Wasser auch Lebenskeime auf die Erde brachten.

Der Kuipergürtel könnte ein großes Wassereservoir im Sonnensystem darstellen, allerdings in gefrorener Form. So weit von der Sonne entfernt ist möglicherweise vorhandenes Wasser seit Jahrmilliarden tiefgefroren. Es taute nie und konnte sich so auch nicht ins Weltall verflüchtigen. Aus dem Kuipergürtel stammen viele Kometen, deshalb die Vermutung mit dem Eisvorrat.

So wirklich erforscht ist der Kuipergürtel bislang nicht, aber wir haben noch einen Trumpf im Ärmel. Derzeit ist die Raumsonde New Horizons auf dem Weg in die Außenbereiche des Sonnensystems. Sie wird im Jahr 2015 den Zwergplaneten Pluto untersuchen und dann weiter hinein in den Kuipergürtel fliegen. Erstmals werden wir dann dessen Himmelskörper aus nächster Nähe fotografieren und untersuchen können.

Gibt es auch Wasser außerhalb des Sonnensystems?

Ja, auch das ist inzwischen nachgewiesen worden. Zum Einen gibt es mitten im Weltall große Molekülwolken, die unter anderem auch Wasserdampf enthalten. Zum Anderen wurde bereits bei mindestens einem Exoplaneten Wasser in dessen Atmosphäre analysiert. Und wir dürfen nie vergessen: Wo Wasser ist, da könnte es auch Leben geben -> siehe Erde.

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Leben

Was ist eigentlich Leben? Na alle Menschen und Tiere, wirst du denken, und alle Pflanzen natürlich auch! Was denn sonst? Das ist auch gar nicht falsch. Wenn wir aber wissen wollen, ob es auch außerhalb der Erde Leben gibt, können wir nicht einfach davon ausgehen, dass sich überall die gleichen Lebensformen herausgebildet haben. Wir könnten eines Tages auf einem Planeten einer unbekannten Lebensform gegenüberstehen und gar nicht bemerken, dass es etwas Lebendiges, vielleicht sogar etwas sehr Intelligentes ist!

Wir kennen bisher nur das Leben auf der Erde, die irdischen Lebensformen. Und könnten wir eine Zeitreise machen, 100 Millionen Jahre zurück in die Vergangenheit oder auch vor in die Zukunft, würden wir unseren eigenen Planeten nicht wiedererkennen. Lebewesen entwickeln sich und passen sich ihrer Umwelt an. Früher gab es ganz andere Tierarten als heute. Die meisten Arten, die je die Erde bevölkerten, sind schon längst wieder ausgestorben. Und die Entwicklung wird nicht aufhören. Auch die Menschen werden in ein paar Hunderttausend Jahren anders sein bzw. aussehen als heute (falls es dann überhaupt noch Menschen gibt...).

Was ist überhaupt 'Leben'?

Überlegen wir einmal, was das Leben ausmacht. Oder zunächst: was es mindestens zum Existieren benötigt und welche eindeutigen Eigenschaften alle Lebenwesen der Erde gemeinsam haben. Ein Lebewesen ist - grob gesagt - ein chemisches System, das sich selbst reproduzieren kann (also kleine Kopien von sich hervorbringt, die Kinder oder Nachkommen). Außerdem ist es in der Lage, auf seine Umwelt zu reagieren und sich über Generationen hinweg an veränderte Umweltbedingungen anzupassen. Das nennt sich Evolution. Alle Lebewesen der Erde sind möglicherweise aus der gleichen Urzelle entstanden, haben sich aber im Laufe der Jahrmillionen ganz unterschiedlich entwickelt.

* Was alle Lebewesen der Erde benötigen ist flüssiges Wasser (selbst der menschliche Körper besteht zu 70% aus Wasser!). Es dient als Lösungs- und Transportmittel für die chemischen Grundelemente des Körpers.

* Wir alle basieren auf Kohlenstoff. Das ist sozusagen das Grundgerüst, an dem sich andere Stoffe anlagern können, denn Kohlenstoff ist sehr reaktionsfreudig.

* Dann benötigt das Leben noch eine Energiequelle, damit die chemischen Reaktionen überhaupt erst in Gang kommen können. Unsere Energiequelle ist die Sonne. Ohne ihr Licht und ihre Wärme gäbe es kein Leben auf der Erde.

Leben

Was benötigt also das Leben, um entstehen zu können?

  • flüssiges Wasser (oder vielleicht auch ein anderes Lösungsmittel)
  • Kohlenstoff (oder einen anderen Grundstoff)
  • eine Energiequelle

Das Universum und du

Die physikalischen Naturgesetze sind überall im Universum gleich (außer in Schwarzen Löchern, die bilden eine ganz eigene Welt). Gehen wir davon aus, dass auch biologische Grundprinzipien überall gleich sind, dürfte das Leben weit verbreitet sein.

Nahezu überall im Weltall finden sich die gleichen chemischen Grundstoffe wie auf der Erde, und Sterne als Energiequellen gibt es wahrlich genug (schätzungsweise 10 hoch 22, also eine 1 mit 22 Nullen oder 10 Trilliarden). Da wir aber schon auf unseren Nachbarplaneten und unserem Mond kein Leben antreffen, müssen wir davon ausgehen, dass es etliche Einschränkungen für die Entstehung und Entwicklung von Leben gibt. Demnach ist das Leben nicht ÜBERALL zu Hause.


Schauen wir uns zunächst noch einmal das Leben auf der Erde an, denn das ist der Ausgangspunkt unserer Überlegungen, da wir noch keine anderen Vergleichsmöglichkeiten gefunden haben.

Die Erde ist etwa 4,5 Milliarden Jahre alt. Die ältesten Fossilien finden sich in Schichten, die 3,8 Milliarden Jahre alt sind. Gefunden wurden erste Mikroorganismen, die wohl auftauchten, als die Oberfläche der Erde nach ihrem Entstehungsprozess genügend abgekühlt war (und Wasser nicht mehr gleich verdampfte, sondern sich in Gruben und Senken ansammelte). --> Entstehung der Erde

Vor etwa 2,5 Milliarden Jahren traten dann Cyanobakterien und verschiedene Einzeller auf. Die Uratmosphäre, die hauptsächlich aus Wasserdampf, Kohlenstoffdioxid und Schwefelwasserstoff bestand (freigesetzt durch häufige Vulkanausbrüche), wurde nun langsam in eine sauerstoffhaltige Atmosphäre umgewandelt, denn die Einzeller nutzten das Kohlendioxid aus der Luft und schieden Sauerstoff aus.

Vor ca. 1 Milliarde Jahre tauchten dann die ersten Mehrzeller auf, und danach setzte eine rasante Evolution ein, aus der eine immense Formen- und Artenvielfalt hervorging. Zunächst war wahrscheinlich nur das Wasser besiedelt, doch nach und nach nahmen die Lebewesen jeden noch so versteckten Winkel der Erde in Beschlag. Heute finden sich Lebensformen auf allen Kontinenten, in allen Gewässern, und selbst die Eisflächen der Pole sind zum Teil besiedelt. --> Entwicklung der Erde

Zusammenfassend lässt sich sagen: es dauerte fast drei Milliarden Jahre, bis nach dem Auftauchen der ersten Mikroorganismen Mehrzeller entstanden. Dann aber entwickelten sich daraus in nur einer Milliarde Jahren alle Tier- und Pflanzenarten, die wir heute kennen.

Selbst kosmische Katastrophen wie Einschläge von Asteroiden oder Kometen, die hin und wieder die Erde treffen, konnten das Leben nicht vollständig auslöschen. Viele Tier- und Pflanzenarten starben zwar aus, doch aus den Überlebenden entwickelten sich auch weiterhin neue Arten.


Lebewesen wie wir sie kennen

Die Formen- und Artenvielfalt ist heute groß, und es gab Zeiten in der Erdgeschichte, da ist sie förmlich 'explodiert'. Auf molekularer Ebene aber sind alle Lebewesen der Erde überraschend einheitlich aufgebaut.

Das kleinste Bauteil aller Lebewesen ist die Zelle. Jedes Tier, jede Pflanze ist aus einer Vielzahl von Zellen zusammengesetzt. Außerdem spielen Aminosäuren eine wichtige Rolle, aus ihnen bilden sich die Proteine und Eiweiße des Körpers. Jedes Lebewesen verfügt auch über Nukleinsäuren, diese bilden die Gene und die DNA. Zucker dient den Zellen als Energielieferant. Diese Bestandteile finden wir in allen Lebewesen.

Die Reproduktion vollzieht sich mithilfe der DNA. Sie speichert die genetischen Informationen des Lebewesens und gibt sie an die Nachkommen weiter. Die DNA ist unser Bauplan. Schleichen sich bei der Reduplikation Fehler ein, entsteht eine Mutation, also ein Tochtergen, das sich vom Elterngen unterscheidet. Und das ist der Motor der Evolution. Durch diese kleinen Veränderungen im Erbgut entstehen nach und nach Generationen, die sich deutlich von ihren Vorgängern unterscheiden.

Die wichtigsten chemischen Elemente, die in tierischen und pflanzlichen Zellen benötigt werden, sind Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Wasserstoff, Sulfat und Phosphor. Schauen wir uns im Universum um, welche Stoffe am häufigsten vertreten sind, finden wir fast die gleichen chemischen Elemente wieder - Wasserstoff, Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff.

Selbst komplexe Moleküle wie z.B. Methanol oder Äthanol finden sich in Molekülwolken mitten im Weltall. Hier haben sich also einzelne Elemente schon zu Verbindungen zusammengefunden! Grundlegende Moleküle sind im Weltall weit verbreitet. Sie bilden sich von selbst, auch unter 'ungemütlichen' Bedingungen.

Das Leben ist also aus den Elementen zusammengesetzt, die im Universum am häufigsten vorkommen. Daraus könnte man schließen, dass das Leben universell ist, also prinzipiell überall im Universum entstehen könnte, denn die Grundstoffe sind zur Genüge vorhanden.

Wo kommt das Leben auf der Erde her?

Ist das Leben von selbst direkt auf der Erde entstanden?

Wie können wir das herausfinden? Das haben sich Wissenschaftler vor einigen Jahrzehnten auch gefragt. Und dann erdachten sie sich ein Experiment, in dem sie die Bedingungen auf der Urerde im Labor nachzustellen versuchten. Sie nahmen Wasser, lösten darin verschiedene chemische Elemente, die es auch vor einigen Milliarden Jahren an der Erdoberfläche gegeben haben muss. Dann stellten sie die häufigen Gewitter mit elektrischen Entladungen nach und bestrahlten das Ganze noch mit UV-Licht. Das Sonnenlicht wurde damals noch nicht so von der Atmosphäre gefiltert wie heute. UV-Strahlung konnte bis zum Erdboden durchdringen, da die Erde noch keine schützende Ozonschicht besaß.

Nach einigen Tagen bildeten sich im Labor in der sogenannten Ursuppe tatsächlich komplizierte Moleküle wie zum Beispiel Aminosäuren, die jedes Lebewesen in sich trägt. Ob sich aus diesen Grundbausteinen des Lebens tatsächlich so etwas wie Zellen gebildet hätten, ließ sich im Labor nicht nachweisen. In der Natur hat dieser Vorgang schließlich einige Jahrtausende, wenn nicht gar Jahrmillionen gedauert.

Aus den Laborergebnissen lässt sich schlussfolgern, dass das Leben tatsächlich ganz spontan hier auf der Erde entstanden sein könnte.

Oder kam es vielleicht aus dem Weltall?

Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass die Lebenskeime von außerhalb kamen.

Es könnte sogar unser Nachbarplanet Mars der Vater des Lebens auf der Erde sein! Mars ist kleiner als die Erde und weiter von der Sonne entfernt. Sein Entstehungs- und Abkühlungsprozess könnte also schon eher beendet gewesen sein als der der Erde. Leben könnte auf ihm spontan entstanden sein so wie oben beschrieben. Fehlt nur das Wasser. Dass es auf dem Mars einmal große Mengen flüssiges Wasser gegeben haben muss, zeigen etliche Oberflächenstrukturen. Diese sehen aus, als seien sie von fließendem Wasser geformt worden.

Durch den Einschlag eines größeren Körpers auf dem Mars könnten Teile des Marsbodens mit den Mikroben darauf ins Weltall geschleudert worden sein. Und irgendwann nach einigen Jahrmillionen stürzten sie dann als Marsmeteoriten auf die Erde und 'infizierten' sie mit Marsmikroben. Da sich die Erde in der Zwischenzeit genügend abgekühlt hatte, boten sich den Ankömmlingen gute Bedingungen, um zu überleben und sich zu vermehren.

Genauso könnte das Leben auch von einem Kometen eingeschleppt worden sein. In Kometenschweifen wurden ebenfalls schon organische Verbindungen gefunden. Auf den 'schmutzigen Schneebällen', wie Kometen auch genannt werden, reisen die Grundbausteine des Lebens tiefgefroren mit, bis sie eines Tages auf eine lebensfreundliche Umgebung treffen und diese dann in Besitz nehmen.

Wie das Leben letztlich tatsächlich auf die Erde kam, lässt sich nicht mit Sicherheit sagen. Denkbar wäre auch eine Mischung all dieser Möglichkeiten. Wenn es uns gelänge, im Marsgestein Mikroben oder Fossilien zu finden oder vielleicht sogar lebende Organismen im Grundwasser, dann wäre die Vater-Mars-Theorie zumindest eine gute Option für das Entstehen des irdischen Lebens.


Wo im Universum könnten wir Leben finden?

Moleküle, also erste Verbindungen chemischer Elemente, finden sich selbst in Gaswolken im Weltall, aber auch auf Kometen. Komplexere Organismen aber benötigen eine stabile Umwelt mit über längere Zeiträume gleichmäßigen und auch gemäßigten Umweltbedingungen (also nicht zu heiß und nicht zu kalt usw.). Dafür eignen sich Planeten und Monde besonders gut.

Um auch höher entwickeltes Leben zu entdecken, sollten wir bei ganz bestimmten Sternen nachschauen, was auf ihren Planeten so los ist. Das Leben benötigt einen geeigneten Stern. Er sollte über einige Jahrmilliarden existieren - komplexere Lebewesen erschienen auf der Erde erst 3,5 Milliarden Jahre nach der Planetenbildung. Sehr große Sterne explodieren bereits nach wenigen Millionen Jahren, das ist schlecht für gerade aufkeimendes Leben. Der Stern darf aber auch nicht zu klein sein und damit zu wenig Energie abstrahlen. Leben entwickelt sich möglicherweise nur da, wo auch flüssiges Wasser vorhanden ist. Wenn nicht genug Energie vom Stern ankommt, wird der Planet bald tiefgefroren sein.

Und zu guter Letzt muss das Sternensystem, in dem wir suchen, die richtige Metallhäufigkeit enthalten. Sterne der zweiten Generation besitzen einfach mehr Metalle als Sterne der ersten Generation, die noch überwiegend aus den Urstoffen des Weltalls bestehen, nämlich Wasserstoff und Helium. Um einen 'lebendigen' Planeten zu finden, sollten wir außerdem in der Grünen Zone des Sterns danach suchen.

Mit welchen Methoden wir außerirdisches Leben finden könnten, erfährst du auf der Alien-Seite.


Die Suche läuft

Begeben wir uns auf die Suche nach lebenden Welten im Kosmos, sollten wir bei Sternen nachschauen, die ähnliche Eigenschaften wie unser eigener Stern - die Sonne - aufweisen. Ein Stern sollte nämlich auch lange genug existieren, damit das Leben überhaupt erst genügend Zeit zur Verfügung hat, um zu entstehen und sich zu entwickeln.

Große Sterne verbrauchen ihren Brennstoff sehr rasch und sterben schon nach wenigen Millionen Jahren. Das Leben auf der Erde brauchte aber mindestens 2 Milliarden Jahre, um höher entwickelte (mehrzellige) Wesen hervorzubringen.

Kleinere Sterne sind daher besser geeignet. Ist der Stern aber zu klein, strahlt er nicht genügend Energie ab, um seine Planeten ausreichend zu erwärmen. Auf Eiswelten ist die Entstehung von Leben weniger wahrscheinlich bzw. kommt über primitive Entwicklungsstadien nicht hinaus.

Ein Beispiel dafür haben wir wahrscheinlich auch bei uns im Sonnensystem. Der Jupitermond Europa steht bei Wissenschaftlern hoch im Kurs, primitives Leben zu beherbergen, obwohl er sich außerhalb der Grünen Zone befindet und seine Oberfläche komplett zugefroren ist. Darunter aber existiert ein mondumspannendes Meer flüssigen Wassers, in dem es durchaus ordentlich wimmeln könnte. Die Energie für diese Lebewesen kommt hier nicht von der Sonne, sondern wird durch die Gezeitenkräfte hervorgerufen, die durch Jupiter und die anderen Jupitermonde auf Europa einwirken. Irgendwann wird es sicher einmal eine Raumfahrtmission zu Europa geben, die die Vermutung bestätigen oder widerlegen wird.

Am besten geeignet (natürlich aus unserer Sicht) sind Sterne von der Größe der Sonne. Hier haben wir schließlich den direkten Beweis, dass genügend Zeit und Energie zur Verfügung stand, um selbst intelligentes Leben hervorzubringen.

Mythen und Legenden

Natürlich fragen sich die Menschen schon seit langer Zeit, wie das Leben auf die Erde kam. Antwort fanden sie zumeist in der Idee eines Schöpfers, der alle Tiere und Pflanzen gemacht und in die Welt gesetzt hat. Verschiedene Völker haben dazu natürlich unterschiedliche Ansichten, die uns heute zum Teil als Mythen, zum Teil auch in Religionsbüchern erhalten geblieben sind. Wenn dich das Thema interessiert, dann schau zu den Mythen des Ursprungs.

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