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Transkript

1 SÜDWESTRUNDFUNK SWR2 AULA Manuskriptdienst (Ausschnittweise Wiederholung, Erstausstrahlung in gesamter Länge: , SWR Fernsehen, Tele-Akademie) E.T. bitte melden Sind wir allein im Universum? Autor und Sprecher: Professor Willy Benz * Redaktion: Ralf Caspary Sendung: Donnerstag, 2. Juni 2011, 8.30 Uhr, SWR 2 Bitte beachten Sie: Das Manuskript ist ausschließlich zum persönlichen, privaten Gebrauch bestimmt. Jede weitere Vervielfältigung und Verbreitung bedarf der ausdrücklichen Genehmigung des Urhebers bzw. des SWR. Mitschnitte auf CD von allen Sendungen der Redaktion SWR2 Wissen/Aula (Montag bis Sonntag 8.30 bis 9.00 Uhr) sind beim SWR Mitschnittdienst in Baden-Baden für 12,50 erhältlich. Bestellmöglichkeiten: 07221/ Kennen Sie schon das neue Serviceangebot des Kulturradios SWR2? Mit der kostenlosen SWR2 Kulturkarte können Sie zu ermäßigten Eintrittspreisen Veranstaltungen des SWR2 und seiner vielen Kulturpartner im Sendegebiet besuchen. Mit dem kostenlosen Infoheft SWR2 Kulturservice sind Sie stets über SWR2 und die zahlreichen Veranstaltungen im SWR2-Kulturpartner-Netz informiert. Jetzt anmelden unter 07221/ oder swr2.de SWR 2 Wissen können Sie ab sofort auch als Live-Stream hören im SWR 2 Webradio unter oder als Podcast nachhören: Ansage: Mit dem Thema: E.T. bitte melden - Sind wir allein im Universum?

2 2 Die Wissenschaftler, genauer: die Astrophysiker sind fieberhaft auf der Suche nach erdähnlichen Planeten außerhalb unseres Sonnensystems. Denn wenn auf diesen Planeten ähnliche, also lebensfreundliche Umstände wie auf Mutter Erde gelten, dann ist es wahrscheinlich, dass dort auch Leben vorkommt das müssen ja nicht immer kleine grüne hochintelligente Marsmännchen sein. Diese Forschungsrichtung erzeugt beim Laien regelmäßig Faszination, es könnte sein, dass wir nicht alleine im Universum sein. Das Wörtchen "könnte" muss man in dem Satz dick unterstreichen, es könnte so sein, ja, aber, die Forschung ist längst noch nicht so weit: Es ist äußerst schwierig, erstens: einen erdähnlichen Planeten überhaupt zu finden, zweitens: herauszufinden, ob dort die Bedingungen für die Entstehung von Leben gut sind. Diese Schwierigkeiten erläutert der Astrophysiker Willy Benz, Direktor des Physikalischen Instituts der Uni Bern, in einem öffentlich gehaltenen Vortrag. Willy Benz: Ein Lichtjahr ist die Distanz, die das Licht in einem Jahr zurück legt. Und das Licht legt km pro Sekunde zurück. Das heißt, wenn jemand die Sonne abstellen würde, würde man es hier erst acht Minuten später merken. Aber acht Minuten sind nicht so furchtbar lang. Jupiter dagegen ist 40 Lichtminuten von der Sonne entfernt, der weiteste Planet Neptun vier Lichtstunden. Der erste Stern, auf den man treffen würde, ist ein paar Lichtjahre von der Erde entfernt, und der erste Exo-Planet der erste Planet außerhalb des Sonnensystems ist zwischen zehn und 20 Lichtjahre entfernt. Nehmen wir an, wir möchten diesen Planeten besuchen und wir starten einen Satelliten am 5. September 1977 wo wäre der heute? Es handelt sich bei meinem Beispiel um Voyager 1, der jetzt knapp bis zum Rand des Sonnensystems gekommen ist, nachdem er 32 Jahre unterwegs war. Jetzt können Sie sich mal überlegen, wie lange es dauert, bis er zum ersten Exo-Planet kommt. Er würde Mal länger brauchen. Also man hat es mit sehr großen Entfernungen zu tun, man kann solche Planeten wohl niemals besuchen, man kann sie nur durchs Teleskop beobachten. Wie kann man nun Informationen über diese Planeten bekommen? Einmal indem man deren Licht analysiert oder bestimmte physikalische Gesetzmäßigkeiten zugrunde legt. Das geht dann so: Das einzige, was wir machen können, ist, dass wir das Licht der Planeten analysieren. Die Gravitation sagt uns, wenn zwei Körper sich umeinander drehen, dann drehen sie sich eigentlich um das Massenzentrum des Systems. Das heißt, wenn ein Stern einen Planeten hat, dann bewegt sich der Planet um den Stern, aber der Stern bewegt sich auch um den Planeten. Und den Stern sieht man, der hat ja seine eigene Leuchtkraft. Und aus der Bewegung des Sternes kann man auf die Präsenz des Planeten schließen. Übrigens stehen dahinter Keplers Gesetze, die kann man hier ganz gut brauchen, um diese Rechnung zu machen. Es gibt aber noch eine andere Methode, wie man Planeten indirekt sehen kann, das sind die Transits. Wenn Sie einen Planeten haben, der gerade vor dem Stern

3 3 vorbeigeht, dann verringert sich die Helligkeit dieses Sterns ein wenig. Der Helligkeitsunterschied, wenn etwa der Jupiter vor der Sonne vorbeigeht, beträgt knapp ein Prozent. Das kann man von der Erde aus beobachten. Wenn die Erde oder die Venus vor der Sonne vorbeigeht, gibt es ein Hundertstel von einem Prozent Helligkeitsunterschied, das kann man nicht mehr von der Erde aus betrachten, dazu muss man ins Weltall und das Ganze mit einem Satelliten beobachten. Es sind heutzutage zwei Satelliten oben, die genau das machen: Das ist Corot, ein europäischer Satellit, und der amerikanische Satellit Kepler. Es gibt bestimmte Planeten-Entstehungsmodelle, die behaupten, dass sehr viele erdähnliche Planeten existieren würden. Wenn das stimmt, muss man sagen: Was wir bis heute gesehen haben, ist nur die Spitze des Eisbergs, die große Menge der erdähnlichen Planeten haben wir noch nicht einmal gefunden. Die Tatsache, dass wir sie heute noch nicht sehen, ist ein Problem der Instrumente. Es gibt viele Wissenschaftler-Gruppen auf der ganzen Welt, die versuchen, neue kluge Instrumente zu entwickeln, um die Planeten entdecken zu können, aber das braucht seine Zeit. Es ist prinzipiell eben enorm schwierig, einen erdähnlichen Planeten zu finden. Jetzt stellt sich die Frage, wie man nach Leben im Weltall überhaupt sucht. Zuerst müsste man definieren, was Leben eigentlich ist, denn wenn man etwas sucht, von dem man nicht weiß, was es ist, ist das etwas schwierig. Allerdings ist es auch schwierig, eine Definition von Leben zu finden. Man kann sagen: Ein Lebewesen ist ein System, das Information beinhaltet, es kann sich selber reproduzieren und es entwickelt sich durch zufällige Mutationen und durch eine natürliche Selektion à la Darwin. Das Problem mit dieser Definition: Die beinhaltet auch die Spezies der Computerviren und das ist nicht unbedingt das, was wir unter Leben verstehen. Man kann versuchen, von der Astronomie her sich etwas genauer zu überlegen, was Leben sein könnte und wie man es suchen könnte, und unter welchen Bedingungen es entsteht. Wegen der Fortpflanzung brauchen wir auf diesem noch unbekannten Planeten eine Mobilität, die eben dazu dient, dass sich Mann und Frau treffen können, um Nachkommen zu zeugen. Das Leben benötigt also eine gewisse Mobilität, die wird ermöglicht durch ein flüssiges Medium: Wasser. Und dann muss man sich überlegen, was die häufigsten Elemente im Universum sind, aus denen Leben entstehen könnte: Und das sind Wasserstoff, Helium, Kohlenstoff, Sauerstoff und Stickstoff. Das sind die wichtigsten Elemente, ohne diese gibt es auch kein Wasser. Die Wissenschaftler suchen immer nach ähnlichem Leben, wie es auf der Erde existiert. Das kann ein großer Fehler sein, eine Einschränkung der Möglichkeiten. Man kapriziert sich auf die Erde, weil es hier eben funktioniert hat wir sind der Beweis dafür. Also versucht man im All genau das zu finden, was schon einmal funktioniert hat. Ich bin sicher, wenn Sie eine Wette machen müssten, wo es um etwas richtig Wichtiges geht, würden Sie genau so verfahren und sich auf das Schon-Bekannte konzentrieren. Wir haben also ein Beispiel die Erde und das Leben auf der Erde,und wir Forscher fragen nach den Bedingungen, die erfüllt sein müssen, damit auf einem Planeten Leben entstehen kann.

4 4 Ein Planet braucht ein Magnetfeld, damit er vor den Teilchen der Sonne, dem Sonnenwind, einigermaßen geschützt wird. Der Planet muss geologisch aktiv sein, damit man ein Recycling von Stoffen hat, so dass zum Beispiel CO 2 abgebaut werden kann. Man braucht sicherlich eine Atmosphäre, die uns schützt und auch erlaubt, dass flüssiges Wasser auf der Oberfläche des Planeten existieren kann. Man braucht und jetzt wird es etwas spekulativer ein stabiles Klima. Das wird möglich, wenn die Achse des Planeten stabil ist. Man ist sich ziemlich sicher, dass die Rotationsachse der Erde stabilisiert wird durch die Präsenz des Mondes. Die Gezeitenkräfte zwischen Erde und Mond bewirken, dass die Rotationsachse der Erde sich nicht wild hin und her bewegt. Die Rotationsachse des Mars ist viel unruhiger, Mars hat nur kleine Monde, die das nicht bewirken können, und das verursacht auf Mars große Klimaveränderungen über kurze Zeitskalen, das muss man dann noch genau erforschen. Wenn so viele Dinge wichtig sind, damit sich wie auf der Erde Leben entwickeln konnte, ist es sehr unwahrscheinlich, dass man so einen erdähnlichen Planeten im Weltall finden kann, das ist leider so. Wo könnte sich so ein Planet befinden? Im Sonnensystem zum Beispiel dort, wo sich die habitable zone befindet, die bewohnbaren Zone, in der flüssiges Wasser existieren kann. Flüssiges Wasser kann nicht überall vorkommen: Nahe bei der Sonne ist es zu warm, weit weg ist es zu kalt, dazwischen ist es gut. Unser Planet muss sich also genau in dieser Zwischenzone befinden, und dann muss das noch ein Planet mit ausreichend hohem Druck sein, damit flüssiges Wasser existieren kann. Man hat flüssiges Wasser im Sonnensystem gesucht, zum Beispiel auf dem Mars. Mars ist nah genug, mit einer Sonde ist man in sechs Monaten dort, man kann dort rumfahren mit ferngesteuerten Jeeps und Rovers, man kann Astronauten dorthin schicken; was man gerne sehen möchte, ist Wasser. Man kann aber Wasser auch an anderer Stelle finden, an der man es nicht unbedingt vermutet, an einer Stelle, die vielleicht nicht in der Zwischenzone ist, denn es gibt andere Wärmequellen außer dem Sonnenlicht, und das sind Gezeitenkräfte, die den Planeten von innen her aufwärmen können. Typisches Beispiel ist Io, der Mond von Jupiter, wo man Vulkane gesehen hat. Mit Voyager hat man dort schöne Vulkane beobachtet, und Vulkane bedeuten: flüssiges Lava. Das bedeutet, dass da eine Energiequelle ist, und die Energiequelle sind die Gezeitenkräfte, die den Mond ständig deformieren. Es gibt diese Energie, die durch Reibung im Inneren des Planeten frei wird. Von der ESA gibt es zum Beispiel zwei Missionen, von denen vor allem die Mission Laplace den Jupiter-Mond Europa untersuchen soll, weil dieser Mond ein Ort sein könnte, an dem sich vielleicht Leben in einem unterirdischen Ozean entwickeln konnte. Das wird schwierig sein zu untersuchen. Man muss zuerst durch die Eisschicht dringen, die Eisschicht mag je nach Modell von Europa einige 100 km dick sein. Außerdem ist das Sonnenlicht auf Europa für die Energieversorgung der Messgeräte nicht ausreichend. Diese Schwierigkeiten machen die ganze Mission fast nicht realisierbar. Aber sie ist für 2020 geplant, bis dahin werden die Probleme gelöst werden, hoffentlich.

5 5 Außerhalb des Sonnensystems gibt es also Exo-Planeten, davon gehen wir aus. Gerne hätten wir Bilder davon, aber wie ich schon sagte, die Technologie, die man braucht, um solche Bilder zu bekommen, gibt es einfach noch nicht denkbar. Eine Möglichkeit ist das E-ELT (European Extremely Large Telescope). Sie haben vielleicht schon von der ESO, der Europäischen Südsternwarte, gehört; die astronomische Sternwarte in Chile heißt VLT (Very Large Telescope), das größte astronomische Observatorium ist Paranal, das sind vier 8,5 Meter-Teleskope. Der Spiegel von E-ELT beträgt 42 Meter im Durchmesser. Das erste Projekt hieß übrigens OWL (Overwhelmingly Large Telescope), aber das hat man aufgegeben. Das bestand aus einem 100-Meter-Spiegel, aber das war finanziell einfach nicht zu machen. Also wurde es reduziert auf 42 Meter Durchmesser, damit will man nun erdähnliche Planeten finden und analysieren. Wie kann man diese Planeten analysieren? Es gibt die Weltraum-Missionen, eine davon heißt Darwin, die durch Interferometrie das Licht eines Sterns abschalten soll. Es ist sehr kompliziert, das zu erklären, man nimmt das Licht des Sternes in der Lichtachse weg. Übrig bleibt das, was quasi drum herum ist, und das sind die Planeten, die man dann sehen könnte. Und das ist die Grund-Idee dieser Methode. Man muss aber sagen, dass diese Methode noch erprobt wird und viele Probleme aufweist, von einer Milliarde Photonen, die ins Teleskop kommen und die man messen kann, kommt nur eines vom gesuchten Planeten. Und dieses Teilchen muss man finden, durchlassen und die anderen stoppen, dann hat man das Licht des Sterns ausgeschaltet. Das ist der Zweck der Übung. Dann gibt es noch die NASA-Mission. Die Idee ist, dass man das Licht eines Sterns nicht interferometrisch abschaltet, sondern so, wie man normalerweise mit einem Coronagraph die Sonne anschaut, man deckt damit also die Oberfläche des Sterns ab, um eventuell die Planeten sehen zu können. Das macht man mit zwei Satelliten: Einer fungiert als Deckel, der andere als Messinstrument. Diese Methode ist ebenfalls kompliziert, man muss die Satelliten sehr genau positionieren. Nehmen wir mal an, wir haben den Trick geschafft und können das Licht des Sterns ausschalten und haben nun den Planeten im Visier. Was machen wir nun? Wie entscheiden wir, ob Leben auf diesem Planeten existiert? Wir werden keine Bilder machen können. Wir werden nur einen Lichtpunkt haben. Aber immerhin Photonen vom Planeten. Dann können wir ein Spektrum machen und nach Biosignaturen suchen. Das sind Zeichen im Spektrum, im Licht selber, von Leben. Jetzt kann man sich fragen, was sind Fingerabdrücke von Leben im Licht selber? Man muss ein chemisches Element finden, das eindeutig mit Leben zusammenhängt. Ein oft genanntes Beispiel ist Sauerstoff. Sauerstoff ist ein reaktives Gas, das sich sehr schnell mit etwas anderem verbindet. Wenn man jetzt einen Planeten finden würde, dessen Atmosphäre wie bei uns zu 30 Prozent aus Sauerstoff besteht, wäre das ein Beweis, dass es eine Sauerstoffquelle gibt, und diese Sauerstoffquelle wäre Photosynthese. Das heißt noch nicht, es gibt dort intelligente, funkbereite, grüne Männchen. Aber es heißt, dass da irgendetwas ist, Bakterien zum Beispiel. Vielleicht Wasser. Wir haben ja gesagt, dass wir flüssiges Wasser brauchen. Wir möchten gerne Wasser sehen, Methan oder andere Stoffe.

6 6 Es gibt auch Oberflächen-Biosignaturen, die für uns interessant sind. Das Licht, das wir bekommen, ist ein reflektiertes Licht des Planeten. Und je nachdem, von welcher Oberfläche das Licht reflektiert wird, also zum Beispiel von Wasser oder von Land, sieht das Spektrum anders aus. Aber auch bei diesen Methoden wird es Schwierigkeiten geben. Vielleicht hat das Spektrum eine zu niedrige Auflösung, dann sieht man diese Details überhaupt nicht. Man sieht, dass es CO 2 gibt und vielleicht Ozon, aber auch nicht mehr. Und was ist, wenn man keinen Sauerstoff findet, ist das ein Indiz dafür, dass es kein Leben auf diesem Planeten gibt? Für lange Zeit gab es keinen Sauerstoff auf der Erde, obwohl es Leben gab. Wenn man keinen Sauerstoff entdeckt, kann man nicht sagen, dass es da kein Leben gibt. Kurzum: Wenn jemand behauptet, er habe Leben auf einem anderen Planeten entdeckt, muss er das beweisen, bevor man ihm glauben wird. Heute ist es so, dass man als Astrophysiker nicht gleich an die Presse geht, sondern zuerst überlegt, was die Entdeckung oder die Beobachtung eigentlich bedeutet, bevor man die Presse benachrichtigt. Ich danke Ihnen für Ihre Aufmerksamkeit, vielen Dank. ***** * Zum Autor: Willy Benz, geb. 1955, studierte Physik an der Universität Neuchâtel und erhielt 1984 für seine Doktorarbeit in Astrophysik die Promotion in Naturwissenschaften an der Universität Genf. Anschließend absolvierte er eine Postdoc-Ausbildung am Los Alamos National Laboratory (USA) und an der Harvard University und wurde 1987 von der Harvard University zum Assistenzprofessor ernannt. In den Folgejahren lehrte er an der University of Arizona (USA) und an der Universität Genf. Seit 1997 ist Willy Benz Professor am Physikalischen Institut der Universität Bern, das er seit 2002 als Institutsdirektor leitet. Seit 2003 ist er Mitglied des Space Science Advisory Comittee der Europäischen Weltraumorganisation ESA und seit 2004 Mitglied des Schweizerischen Wissenschafts- und Technologierates.