Panspermie - Übersicht

Transkript

1 Seminar Astrobiologie WS 2011: Panspermie Gerhard Weihs 1

2 Panspermie - Übersicht Hypothesen der Panspermie Probleme der Panspermie Diskussion pro/contra Varianten der Panspermie Schlussfolgerungen Referenzen 2

3 Hypothese der Panspermie Einfache Lebensformen bewegen sich über große Distanzen durchs Universum und brachten so die Anfänge des Lebens auf die Erde Fred Hoyle , Chandra Wickramasinghe 1939 Our Place In The Cosmos, Life Did Not Begin On Earth - It Arrived From Space And Is Still Arriving, J. M. Dent Ltd., Phoenix Publications 1988,

4 Vertreter der Panspermie Fred Hoyle engl. Astronom und Mathematiker bekannt für seinen Beitrag zur Theorie der stellaren Nukleosynthese (3-Alpha- Prozess) Ablehnung der "Big Bang"-Theorie Steady-State-Theorie (Infinite Universe theory oder continuous creation): Expansion + Kreation neuer Galaxien Autor von SF-Romanen z.b. The Dark Cloud Chandra Wickramasinghe 1939 Astrophysiker aus Sri Lanka Arbeiten über interstellaren Staub 4

5 Aussagen der Panspermie 1. Das Leben mit all seinen grundlegenden genetischen Information ist nicht auf der Erde entstanden, sondern im Kosmos. 2. Lebensfähige Bakterienzellen sind in interstellaren Wolken vorhanden. 3. Solche Zellen gibt es auch in den Wolken, die Sterne, Planeten und Kometen bilden. 4. Anaerobe Bakterien vermehren sich in den warmen flüssigen Innenräume von Kometen. 5. Kometen verteilen lebensfähiges Material auf die Oberflächen von Planeten wie der Erde und auch wieder verstärktes biologisches Material zurück in den Raum, um die Schritte 2-5 fortzusetzen. Wickramasinghe

6 Hypothese der Panspermie 6

7 Probleme der Panspermie Zur Klärung, ob Panspermie funktionieren kann, müssen mehrere grundsätzliche Probleme gelöst werden: 1. Wie überlebt ein Lebewesen im interstellaren Raum? 2. Wie gelangt ein Lebewesen in den interstellaren Raum? 3. Wie erreicht ein Lebewesen einen habitablen Planeten und dessen Biosphäre? 7

8 Wie überlebt ein Lebewesen im interstellaren Raum? (1) Gefahren im All: Vakuum 10 6 Pa Extreme Temperaturen 10K stellare UV-Strahlung 10 9 J/m 2 kosmische Strahlung N ~ 1000 / sec m 2 Mikrogravitation (Gezeitenwirkung) am gefährlichsten für biologisches Material ist UV zwischen nm, da die DNA in diesem Bereich am besten absorbiert 8

9 Wie überlebt ein Lebewesen im interstellaren Raum? (2) Bakterien (Bacillus subtillis, Heubazillus ) mehrere Experimente (LDEF 6 Jahre, etc.) Bakterien-Sporen können mit UV-Schutz überleben, Ungeschützt gegen UV 10 6 % Unter Staub, Gestein, Erde 10% + in dichten Bakterien-Kolonien 70% + Abschirmung bis 100% Flechten 80% robust gegen Austrocknung und UV (6 Tage) Bärtierchen (wirbellose Tiere < 1mm) (12 Tage All) Bildung von Trockenform 80% überleben Robust gegen Austrocknung, div. Lösungsmittel, Temp bis 272 C Vakuum, Bestrahlung 9

10 Wie gelangt ein Lebewesen in den interstellaren Raum? Herausschlagen eines Gesteinbrockens aus einer Planetenoberfläche durch einen Meteoriten Wie viele Gesteinsbrocken, die aus einem Planeten herausgeschleudert werden, landen in einem anderen Sonnensystem auf einem Planeten? (Melosh (2003) numerische Simulation) Ergebnis = 1 Felsbrocken pro 1 Mrd Jahre Soll ein terrestrischer Planet getroffen werden, sinkt die Wahrscheinlichkeit um den Faktor 10 4 interstellare Panspermie höchst unwahrscheinlich Interplanetare Panspermie ist vorstellbar pro Jahr landen rund Tonnen an Masse auf der Erde ~ 20 Mars-Meteoriten auf der Erde 10

11 Wie erreicht ein Lebewesen einen habitablen Planeten und dessen Biosphäre? Terrestrischer Impakt von Meteoriten Hohe Belastungen durch Verzögerungskräfte und große Hitzeentwicklung, sind aber abhängig von der Größe: mm cm Verbrennen während des Eintritts cm m Verringerung der Geschwindigkeit, im Inneren ohne Schaden mehrere m Hohe Geschwindigkeit kann in der Luft explodieren, aber kleine Teile erreichen die Oberfläche m oder größer Geschwindigkeit wird kaum verzögert - großteils beim Impakt zerstört Das Überleben in mittelgroßen (cm bis m) Meteoriten scheint möglich, vor allem bei einer Wasserlandung 11

12 Probleme der Panspermie: Antworten 1. Wie überlebt ein Lebewesen im interstellaren Raum? Als Sporen möglich 2. Wie gelangt ein Lebewesen in den interstellaren Raum? Transport durch Kometen und Asteroiden unbewiesen interstellare Panspermie höchst unwahrscheinlich Interplanetare Panspermie ist vorstellbar 3. Wie erreicht ein Lebewesen einen habitablen Planeten und dessen Biosphäre? Das Überleben in mittelgroßen Meteoriten scheint unter günstigen Bedingungen möglich Vor allem bei einer Landung im Wasser 12

13 Diskussion Was spricht für die Panspermie Entstehung des Lebens auf der Erde ist ungeklärt. Die Entstehung ist unwahrscheinlich, wenn der von Hoyle errechnete Wert ~1: benutzt wird Es existieren Grundbausteine des Lebens auch in Molekularwolken Das Überleben im All ist geschützt möglich (Sporen) Interplanetarer Transport möglich - Meteoriten von anderen Planeten gefunden, t Staub/Jahr auf die Erde Was spricht gegen die Panspermie Leben ist (bis jetzt) nur auf der Erde nachweisbar Entstehung des Leben wird an einen anderen Ort/Zeitpunkt verschoben (Argument für Kreationisten) keine Lebensformen in den Molekularwolken gefunden interstellarer Transport ist extrem unwahrscheinlich Transport von Lebewesen in Kometen ist unbewiesen Chiralität von Aminosäuren in Meteoriten rechts+links 13

14 Varianten der Panspermie-Theorie Gerichtete Panspermie (Crick und Orgel, 1973) Organisches Material wird absichtlich von einer Zivilisation z.b. durch Versenden von kleinen Körnern mit Bakterien geschickt Transspermie Transport zwischen den Planeten eines Systems z.b. Mars - Erde - nachgewiesen Starke Panspermie (Hoyle, Wickramasinghe) Nicht nur einfachstes Leben gelangt aus dem All auf die Erde, sondern die Artenvielfalt ist bereits in den Lebenskeimen aus dem All festgelegt ( genetische Programme ). Nur Mikroevolution ist möglich (Anpassung an Umwelt) Cosmic Ancestry (starke Panspermie plus Gaia-Theorie) Biosphäre schafft Umweltbedingungen für das Leben 14

15 Schlussfolgerungen Erkenntnisse Grundbaussteine des Lebens entstehen offenbar überall Die Entstehung des Lebens ungeklärt Interstellarer Transport ist ausgeschlossen Interplanetarer Transport von Lebewesen ist vorstellbar Transspermie kann funktionieren Leben könnte in der habitablen Zone des Sonnensystems entstanden sein Ausbreitung per Staub oder Gesteinsbrocken innerhalb des Sonnensystems ist vorstellbar 15

16 Referenzen C. Wickramasinghe, Viva Panspermia!, The Observatory, Vol. 131, p , 06/2011 F. Hoyle and C. Wickramasinghe, Astronomical Origins of Life: Steps Towards Panspermia (Kluwer Academic Press, 2000) F. Hoyle and C. Wickramasinghe, Our Place in the Cosmos, J.M. Dent, 1993; 16

17 Danke für die Aufmerksamkeit Seminar Astrobiologie WS 2011: Panspermie Gerhard Weihs 17