Der Kosmos ist ein Ökosystem – Part I

Komm schnell! Bei nature ist gerade eine Studie erschienen, die genau das bestätigt, was ich vermutet habe!“ Hastig überfliege ich den Artikel, der eben auf der Website des weltweit führenden Wissenschaftsmagazins erschienen ist. Beim Lesen hüpft mein Blick von der einen Seite des Bildschirms zur anderen und mit jeder Zeile, die ich verschlinge, weiten sich meine Augen ein wenig mehr. „Was steht denn da?“, fragt mein neben mir sitzender Zwillingsbruder, gespannt auf den neuesten Fund. Neben meinem Studium der Entwicklungsbiologie habe ich eigenständig auf dem Gebiet der Astrobiologie geforscht und auch schon veröffentlicht. Das erklärte Ziel der Astrobiologie ist die Entdeckung außerirdischen Lebens – aber um das finden, muss man erst einmal wissen, wonach man eigentlich sucht. Ähneln extraterrestrische Lebewesen irdischen Kreaturen? Herrschen auf anderen Welten die gleichen Umweltbedingungen wie auf der Erde? Lässt sich Evolution nicht nur hier beobachten, sondern auch auf anderen Planeten? Diese grundsätzlichen Fragen müssen beantwortet werden, damit die angewandte Weltraumforschung weiß, worauf sie ihre Teleskope richten und wohin sie ihre Raumsonden schicken soll.

Die Bauarbeiten am theoretischen Grundgerüst der Astrobiologie haben gerade erst begonnen, doch schon tobt unter den verantwortlichen Architekten ein erbitterter Streit darüber, wo der Grundstein zu legen ist und welche Gestalt das zu errichtende Gebäude einmal haben soll. Ich habe diesbezüglich meine ganz eigene Vorstellung, die durch die Befunde aus dem nature-Artikel erheblich schlüssiger wird: „Da steht’s! Konvergente Evolution führt auch auf Ebene der Gene zu Übereinstimmungen! Die Echoortung von Fledermäusen und Delphinen geht auf dieselben Mutationen zurück! Das macht dann auch konvergente Evolution im kosmischen Maßstab um einiges wahrscheinlicher!“ Nach zahllosen Gesprächen über meine Forschungsarbeit mit meinem Bruder, der immer alles ganz genau wissen wollte, habe ich mir vorgenommen, in allgemein verständlicher Form zu erläutern, warum mich diese neuesten Ergebnisse so euphorisieren, wie sie mit Genen zusammenhängen und was das alles mit außeridischem Leben zu tun hat.

Seit Jahrtausenden Blickt der Mensch zu den Sternen hinauf und wundert sich, ob es da draußen in den Weiten des Weltalls Leben gibt. Unweigerlich drängt sich dem Staunenden die nächste Frage auf – woher wohl das Leben auf der Erde kommt, woher wir selbst kommen. Von jeher haben die Schöpfungsmythen unterschiedlicher Kulturen ihre eigenen Erklärungen dafür gefunden. Nach heutigem Verständnis entstand das Universum durch den Urknall, eine gewaltige Explosion am Anbeginn der Zeit. Eine eindeutige Definition von Leben hat die Wissenschaft bislang nicht liefern können, genausowenig hat sie endgültig klären können zu welchem Zeitpunkt, unter welchen Bedingungen und in was für einem Prozess tote Materie lebendig geworden ist. Vor gut 50 Jahren hat sich der Mensch in den Weltraum aufgemacht, doch ist das Wissen über die Entstehung von Leben auf unserem Planeten bis heute bruchstückhaft geblieben. Auch über mögliche Verwandte anderswo im All wissen wir nichts. Die Astrobiologie möchte diese Rätsel endlich lösen, indem sie den Ursprung, die Verbreitung und die Zukunft von Leben im Universum erforscht.

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Künstlerische Darstellung des Kepler-Weltraumteleskops, mit dem Astronomen nach Planeten jenseits des Sonnensystems fahnden. (Credit: NASA)

 

Dazu ist die Zusammenarbeit von Wissenschaftlern aus unterschiedlichen Disziplinen nötig. So überlässt man die Suche nach fremden Planeten außerhalb unseres Sonnensystems, sogenannten Exoplaneten, am besten Astronomen, die sich auf die Bedienung von Teleskopen und die Berechnung der Umlaufbahnen ferner Himmelskörper verstehen. Ist ein solcher Exoplanet erst einmal entdeckt, können von der Erde aus Daten über seine Dichte und die chemische Zusammensetzung der örtlichen Atmosphäre gewonnen werden. Jetzt kommen Geologen und Planetenforscher ins Spiel, um anhand ihrer Kenntnisse von den hiesigen Verhältnissen im Erdinnern und an der Oberfläche Rückschlüsse auf die Beschaffenheit des neu entdeckten Planeten zu ziehen. Es sind inzwischen übrigens schon mehr als 5000 Exoplaneten aufgespürt worden, Tendenz steigend. Als nächstes stellen sich die Wissenschaftler folgende Fragen: Handelt es sich um einen gasförmigen oder festen Planeten? Wie nah kreist er um seinen Stern und wie hoch ist die durchschnittliche Oberflächnentemperatur? Gibt es eine Atmosphäre, die den Planeten vor kosmischer Strahlung schützt? Je ähnlicher das Milieu auf dem fremden Planeten bekannten Lebensräumen auf der Erde ist, so die Annahme der Astrobiologen, desto wahrscheinlicher ist es auch, dass dort Leben vorkommt. Denn schließlich hat die einzige Genesis, von der wir wissen, hier auf der Erde stattgefunden. Die Umweltbedingungen und chemischen Voraussetzungen, welche die irdische Evolution des Lebens in Gang gesetzt haben, werden somit zur Blaupause für die hypothetischen Urzeugungen auf anderen Welten.

Für Leben, wie wir es von der Erde kennen, müssen Wasser, Kohlenstoff und andere essentielle Elemente sowie Energie vorhanden sein. Größere Wasserreservoirs können sich nur innerhalb einer umhüllenden Atmosphäre bilden, die flüchtige Wassermoleküle vor der Verdampfung bewahrt. Ein entsprechender Schutzschild aus Gasen wäre also auch für andere planetare Biosphären unerlässlich. Unter besonderen Umständen könnten sich ausreichende Wassermengen unterirdisch ansammeln oder, wie im Falle des Jupiter-Mondes Europa, unter einer dicken Eisdecke. Kohlenstoff ist der Grundbaustein des Lebens. Er wird in allen organischen Verbindungen verbaut und dient als unerlässlicher Bestandteil der Stoffwechselprozesse der Organismen. Heute weiß man, dass Kohlenstoff und sogar einfach organische Verbindungen im ganzen Universum vorkommen. Die Energie, die das Leben zum Gedeihen braucht, stammt hauptsächlich von der Sonne. Ohne deren energetischen Input wäre die Erde wohl für immer ein lebloser Steinbrocken geblieben. So gut wie alles höhere tierische Leben zehrt mittelbar von der Sonnenenergie, nachdem diese von Pflanzen mittels Photosynthese in organisches Material umgewandelt wurde. Doch wie erste Forschungsergebnisse aus den späten Siebziegerjahren zeigten, können bestimmte Organismen, die in lichtlosen Regionen überleben müssen, auf die Sonne als Versorgerin verzichten und stattdessen chemische Energiequellen anzapfen.

Solche extremen Lebensräume sind für Astrobiologen von besonderem Interesse. Denn so ideale Lebensbedingungen wie in den flora- und faunareichen Zonen der Erde sind anderenorts im Kosmos kaum zu erwarten. Die Habitate, in denen sich außerirdische Lebewesen zurechtfinden müssten, dürften eher den ungemütlichen Nischen auf unserem Planeten gleichen, wo in vollkommener Dunkelheit, höllischer Hitze und bitterster Ressourcenarmut die hartgesottenen Vertreter terrestrischen Lebens ihr Auskommen suchen. Organismen, denen solche lebensfeindlichen Bedingungen nichts anhaben können, heißen Extremophile. Meist handelt es sich dabei um einzellige Mikroorganismen. Sie überleben in kochenden, hochgradig säurehaltigen Wasserbecken, in den trockensten Wüstengebieten und manchen von ihnen macht sogar massive radioaktive Strahlung nichts aus. Die bloße Existenz solcher biologischer Grenzgänger lässt darauf schließen, dass auch die kalte, ausgetrocknete Marsoberfläche, der vereiste Jupiter-Mond Europa und eine unbekannte Anzahl anderer Planeten jenseits des Sonnensystems von gleichermaßen widerstandsfähigen Lebensformen kolonisiert worden sein könnte. Für mich steht fest, dass Europa der vielversprechendste Kandidat bei der Suche nach außerirdischem Leben ist.

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Der Jupiter-Mond Europa in seiner ganzen Pracht. Die eisige Oberfläche ist überzogen von einem wunderschön anzusehenden Liniennetz, über dessen genauen Ursprung die Forscher noch streiten. Die Aufnahmen, aus denen diese Ansicht montiert wurde, stammen von der Galileo-Raumsonde der NASA, die den Mond 1995 und 1998 in einem nahen Orbit umkreiste. (Credit: NASA)

Vier größere Monde kreisen um den Jupiter. Im Andenken an ihren Entdecker nennt man diese Trabanten die Galileischen Monde. Sie heißen Io, Ganymed, Kallisto und Europa. Von letzterem weiß man aufgrund teleskopischer Datenerhebung sowie einer ausführlichen fotografischen Sondierung in den neunziger Jahren durch die Galileo-Raumsonde, dass die gesamte Oberfläche von einer dicken Eisschicht bedeckt ist, unter der ein Ozean aus flüssigem Wasser von bis zu 100 km Tiefe vermutet wird. Die Aufnahmen des Mondes zeigen ein unregelmäßiges Netz aus Furchen, von denen angenommen wird, dass sie durch Verschiebungen und Kollisionen riesiger Schollen im Eismantel oder durch Vulkanismus entstehen. Die Abwesenheit größerer Krater deutet man als Anzeichen für rege geologische Aktivität, die zu ständigen Umformungen und Erneuerungen der Oberfläche führt. Bis in die Tiefen des unterirdischen Ozeans dringt den gängigen Theorien zufolge kein Sonnenlicht mehr durch.

Doch gibt es Hinweise auf einen Energieaustausch zwischen Europas Sedimentkruste und der darüberliegenden Tiefsee. Hydrothermale Schlote, vergleichbar den von der Erde bekannten „Black Smokers“, könnten kohlenstoffhaltige Verbindungen und andere Mineralstoffe ausstoßen und die umliegenden Wasserschichten aufheizen. Es wäre durchaus denkbar, dass sich an geoaktiven Stellen wie diesen extremophile Mikroorganismen ansiedeln. Dass das auf der Erde geschieht, weiß man. Im Prinzip wäre Leben auf Europa also möglich, der Mond erfüllt alle wesentlichen Voraussetzungen dafür. Wasser, Kohlenstoff, andere essentielle Elemente und Energie sind vorhanden. Doch kann niemand sagen, ob diese Faktoren in einer nichtirdischen Umgebung auf genauso magische Weise zusammenwirken wie auf der Erde, aufdass das Leben ein zweites Mal entstehe. Ein so unwahrscheinlicher „kosmischer Zufall“ – für nichts anderes halten Wissenschaftler ja die Verlebendigung toter Materie auf der Erde – kann sich doch nicht einfach wiederholen. Oder etwa doch?

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