{"id":7290,"date":"2012-11-18T00:46:51","date_gmt":"2012-11-17T23:46:51","guid":{"rendered":"http:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/?p=7290"},"modified":"2012-11-17T22:54:24","modified_gmt":"2012-11-17T21:54:24","slug":"die-suche-nach-leben-auserhalb-des-sonnensystems-die-exoplaneten","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2012\/11\/18\/die-suche-nach-leben-auserhalb-des-sonnensystems-die-exoplaneten\/","title":{"rendered":"Die Suche nach Leben au&szlig;erhalb des Sonnensystems \u2013 Die Exoplaneten"},"content":{"rendered":"<p>Gehen wir nun &uuml;ber zu den Planeten.<\/p>\n<p>Bis vor zwanzig Jahren kannten wir nur unser Sonnensystem als Beispiel f&uuml;r ein Planetensystem. Seitdem haben wir &uuml;ber 130 weitere entdeckt. Das Grundproblem ist, das trotz immer st&auml;rker verfeinerter Messtechnik wir noch nicht in der Lage sind, einen Planeten von der Gr&ouml;&szlig;e und Entfernung von der Sonne wie unsere Erde bei einem anderen Stern zu entdecken. Bis auf wenige Ausnahmen wurden die meisten Planeten durch ihre gravitativen Auswirkungen auf den Stern bestimmt, wobei es verschiedene Methoden gibt. Nur ist die Auswirkung der Erde zu gering. Heute (2012) liegt die Nachweisgrenze bei etwa 11-facher Erdmasse in der Distanz von 1AE um einen Stern. Man kann eine zweite &#8222;Erde&#8220; n&auml;her am Stern entdecken, nur w&auml;re dann zu hei&szlig; f&uuml;r die Entstehung von Leben.<\/p>\n<p>Was wir bisher kennen, sind sehr schwere Gasriesen. Einige sind so nahe am Stern, dass sie regelrecht verdampft werden. Mit fortschreitender Verbesserung der Instrumente kennen wir auch &#8222;Supererden&#8220;, also Planeten aus Gestein, aber vielfacher Erdmasse. Sie sind genauso ungeeignet f&uuml;r Leben. Es ist nicht die Gravitation (eine Supererde mit 10-Facher Erdmasse und einer mittleren Dichte von 8 g\/cm\u00b3 (sie nimmt wegen der Kompression durch den Druck zu, je schwerer ein Planet ist) h&auml;tte einen Durchmesser von 24.200 km und eine Oberfl&auml;chengravitation von 27,3 m\/s) sondern dass dieser Planet viel bessere Chancen hat, Gase zu binden. Er h&auml;tte eine dichte Atmosph&auml;re mit einem hohen Treibhauseffekt.<!--more--><br \/>\n<img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignleft\" src=\"\/img\/Primera_foto_planeta_extrasolar_ESO.jpg\" alt=\"Extrasolarer Planet\" width=\"484\" height=\"480\" align=\"left\" \/><br \/>\nWas passieren kann, wenn dies vorliegt, oder man au&szlig;erhalb der habitablen Zone ist, also einer Zone, die geeignete Oberfl&auml;chentemperaturen zu ergeben, zeigt sich an der Venus.<\/p>\n<p>Die Venus w&auml;re, wenn sie keine Atmosph&auml;re h&auml;tte, noch in der habitablen Zone, die meist mit Oberfl&auml;chentemperaturen von 0 bis 100\u00b0C verkn&uuml;pft wird. Ohne Atmosph&auml;re w&auml;re es dort im Mittel 38\u00b0C warm. Wenn unsere Erde an dieser Stelle w&auml;re, dann w&auml;ren es 56\u00b0C. Doch durch den Treibhauseffekt konnte auf der Venus niemals Wasser auskondensieren. Es kam zu einer R&uuml;ckkopplung, in der immer h&ouml;here Oberfl&auml;chentemperaturen immer mehr Gase freisetzten, bis schlie&szlig;lich die Atmosph&auml;re so hei&szlig; wurde, dass Wasser mit dem Gestein, vor allem Metallen reagierte. Das zeigt, dass die habitable Zone durchaus ein schwammiger Begriff ist. Die Venus liegt eigentlich drinnen, genauso ist es auf dem Mars am &Auml;quator noch 0\u00b0C warm, und wenn er eine dichtere Atmosph&auml;re, wie unsere h&auml;tte, w&auml;re er auch drin. Aber beide sind unbelebt. Auch die obere Temperaturgrenze von 100\u00b0C ist sehr hoch angesetzt. Es gibt Bakterien, die diese Temperaturen tolerieren, doch h&ouml;here Lebewesen bekommen schon bei 60\u00b0C Probleme, weil dann die ersten empfindlichen Eiwei&szlig;verbindungen denaturiert werden. Bei der Pasteurisierung von Milch reichen schon 72 bis 75\u00b0C &uuml;ber nur 15 Sekunden aus, um fast alle Bakterien abzut&ouml;ten. Umgekehrt existiert Leben in den arktischen Gew&auml;ssern, aber bei nur +2\u00b0C Wassertemperatur wachsen dort Korallen, aber auch Seesterne etc. im Zeitlupentempo. K&auml;lte kann von Lebewesen zwar besser ertragen werden als Hitze, aber sie hat den Nachteil, dass aufgrund der niedrigen Temperatur alle Stoffwechselvorg&auml;nge langsamer ablaufen. Von irdischen Organismen im Einzellerstadium wei&szlig; man, dass 10\u00b0C mehr oder weniger die Stoffwechselrate halbiert oder verdoppelt. Auf einem Planeten der Temperaturen gerade &uuml;ber dem Gefrierpunkt aufweisen w&uuml;rde, w&uuml;rde die Entstehung von Leben daher sehr lange dauern.<\/p>\n<p>Unser Sonnensystem ist ein Paradebeispiel, was alles n&ouml;tig ist, um Leben zu erm&ouml;glichen. Der Mars ist zu klein, und ohne Magnetfeld nicht vor der kosmischen Strahlung gesch&uuml;tzt. Kein Magnetfeld hat auch der Merkur, der zu sonnennah ist und zu hei&szlig;. Zudem hat er auch keine Atmosph&auml;re und die nahe Position an der Sonne f&uuml;hrte zu einer gebundenen Rotation &#8211; ein Tag dauert auf Merkur glatte 176 Tage. Die Venus hat auch kein Magnetfeld, sie ist aber gro&szlig; genug eine Atmosph&auml;re zu halten, doch durch ihre sonnennahe Position ist es durch die dichte Atmosph&auml;re auf ihr hei&szlig;er als auf dem Merkur. Zudem rotiert sie retrograd in 243 Tagen um die Achse. Der Mars wiederum ist zu klein um eine Atmosph&auml;re zu halten, die Oberfl&auml;che durch kosmische Strahlung sterilisiert und reich an Peroxiden und anderen oxidierenden Substanzen. Der kleine Planet k&uuml;hlte auch schnell aus und hat ebenfalls kein Magnetfeld.\/p&gt;<\/p>\n<p>Damit man als erd&auml;hnlicher Planet ein sch&uuml;tzendes Magnetfeld hat, ben&ouml;tigt man entweder eine sehr hohe Masse, dann bleibt der Eisenkern lange Zeit fl&uuml;ssig und nat&uuml;rliche, langsame Str&ouml;mungen induzieren ein Magnetfeld oder einen gro&szlig;en Mond, der durch die Gezeitenkr&auml;fte den fl&uuml;ssigen Kern in Rotation h&auml;lt. Unser Mond, das wissen wir, entstand mit viel Gl&uuml;ck. Es war ein seitlicher Treffer eines marsgro&szlig;en Protoplaneten, der die Erde traf. W&auml;re er nicht seitlich erfolgt, so w&auml;re die Erde gesprengt worden. H&auml;tte er die Erde nur gestreift, so w&auml;re nicht der Mond entstanden.<\/p>\n<p><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" class=\"alignright\" src=\"\/img\/formalhaut-exoplanet.jpg\" alt=\"Formalhaut und Exoplanet\" width=\"320\" height=\"214\" align=\"right\" \/>Unser Mond hat sehr weitreichende Folgen auf die Entstehung von Leben gehabt. Zum einen stabilisiert er die Rotationsachse. Beim Mars schwankt die Neigung der Rotationsachse zur Umlaufbahn zwischen 0 und 80 Grad. Zum Zweiten induziert er das Magnetfeld. Er verhindert, dass der Keren wie bei der Venus erkaltet und Str&ouml;mungen zum Erliegen kommen. Der Mond zieht nicht nur das Wasser an und erzeugt so Ebbe und Flut, er wirkt auch auf das Gestein und bewirkt so, dass der Kern der Erde zumindest teilweise fl&uuml;ssig ist und das Eisen, aus dem verwiegend besteht sich bewegt und so ein Magnetfeld induziert. Das Magnetfeld sch&uuml;tzt uns vor dem Sonnenwind und auch einem Teil der kosmischen Strahlung. Sie dringt bei der Venus, die sonst in Gr&ouml;&szlig;e und Masse der Erde &auml;hnelt, bis zur Atmosph&auml;re vor. Der Mond hat auch die Rotationsgeschwindigkeit abgebremst. Die Erde rotierte kurz nach ihrer Entstehung in nur wenigen Stunden um die eigene Achse. Der Gezeiteneffekt sorgte f&uuml;r enorm, hohe Flutwellen, welche das Gestein zu Sediment zerkleinerten und viele Metalle in das Wasser sp&uuml;lten, die dann zu Substraten des ersten Lebens wurden, das chemautothrop war. Allerdings d&uuml;rfte diese schnelle Rotation erst durch den Einschlag des Protoplaneten induziert worden sein. Der Mars ohne gro&szlig;en Mond rotiert auch in 24 Stunden um die eigene Achse.<\/p>\n<p>Auch Jupiter hat in unserem Sonnensystem eine wichtige Rolle. Er ist der &#8222;Staubsauger&#8220; im Sonnensystem. Kometen, aber auch Planetoiden, die auf exzentrischen Bahnen die Sonne umkreisen, werden bevorzugt von ihm aufgesammelt. Wir sehen das noch heute. So den Einschlag von Shoemaker-Levy oder die Bahn&auml;nderung des Kometen Wild 2 im Jahre 1974 nach einer Begegnung von Jupiter. Wir sehen das auch im Sonnensystem. Es gibt einige Tausend Asteroiden in Erdn&auml;he (sogenannte <a href=\"file:\/\/\/neo.shtml\">Near Earth Objects NEO<\/a>), dazu 500.000 Asteroiden im Hauptg&uuml;rtel und inzwischen auch &uuml;ber 1000 Transneptun Objects (TNO), da wir nur die gr&ouml;&szlig;ten in dieser Entfernung entdecken k&ouml;nnen, sch&auml;tzt man ihre Zahl auf &uuml;ber 100.000. Aber es gibt nur 183 Centauren mit Umlaufbahnen zwischen Jupiter und Neptun. Jupiter ist einerseits nahe genug an der Sonne, dass es eine gro&szlig;e Wahrscheinlichkeit f&uuml;r eine nahe Passage gibt, andererseits noch weit genug von der Erde entfernt, dass er ihre Umlaufbahn nicht langfristig ver&auml;ndert.<\/p>\n<p>Insgesamt ist also nicht nur wichtig, dass ein Planet in einer habitablen Zone ist, sondern auch welche Umgebung er hat, d.h., ob er einen Mond aufweist, ob es einen Gasplaneten in sicherer, aber nicht zu gro&szlig;er Entfernung gibt. Weiterhin wird wichtig sein, welche Rotationsperiode er hat &#8211; wenn er sich in 243 Tagen wie die Venus dreht, dann d&uuml;rften die Tag\/Nachtunterschiede extrem sein, interessant wird sein, wie Pflanzen damit zurechtkommen, schlie&szlig;lich sind sie dann 240 Tage lang Fra&szlig;feinden ausgesetzt, ohne neue Energie f&uuml;r Abwehrstoffe etc. bilden zu k&ouml;nnen. Im positiven Fall ist auf der Nachtseite nur &uuml;ber Monate nur &#8222;Winter&#8220;, im negativen Fall k&ouml;nnen auf der Nachtseite die Temperaturen extrem tief fallen.<\/p>\n<p>Ob und wie viele Planeten, es wie die Erde gibt, wie weit sie von dem Stern entfernt sind, und ihre Oberfl&auml;chentemperaturen und Zusammensetzung, dass m&uuml;ssen Weltraummissionen kl&auml;ren. Um erdgro&szlig;e Planeten in 1 AE Distanz von einem Stern der F-K-Klasse, also einem kleinen Stern nachzuweisen, braucht man eine viel h&ouml;here Empfindlichkeit als heute m&ouml;glich ist. Dies kann man nur im Weltraum erreichen, von Untersuchungen des Planeten neben dem Stern ganz zu schweigen. Dort ist es m&ouml;glich zum einen den Zentralstern abzudecken ohne das Streulicht dann den Planeten &uuml;berstrahlt. Selbst wenn man im Infrarotbereich sucht, wo der Planet heller als im sichtbaren Bereich ist, so ist der Stern doch um ein Vielfaches heller als der Planet. Die bisherigen Aufnahmen von Exoplaneten um Formalhaut (Hubble) und 2MASSWJ1207334-393254, einem braunen Zwerg haben Planeten abgebildet, die weit jenseits der habitablen Zone ihre Kreise ziehen. Bei Formalhaut zwischen 17 und 34,5 Milliarden Kilometern (Umlaufszeit 872 Jahre) und bei <span style=\"font-variant: normal;\"> <span style=\"color: #000000; font-family: 'Lucida Grande', helvetica, arial, verdana, sans-serif;\"> <span style=\"font-size: xx-small;\"><span style=\"font-style: normal;\"> <span style=\"font-weight: normal;\">2MASSWJ1207334-393254<\/span><\/span><\/span><\/span><\/span> in 8,2 Milliarden Kilometern Entfernung. Dieser Planet war nur nachweisbar, weil er nicht einen Hauptreihenstern, sondern einen brauen Zwerg, einen Stern, der nur &#8222;glimmt\u201c, da er nicht das Wasserstoffbrennen z&uuml;nden konnte, sondern von der Fusion von Deuterium zu Helium lebt. Beide Planeten w&uuml;rden, wenn man sie in das Sonnensystem verpflanzen w&uuml;rde, im Kuiper-G&uuml;rtel ihre Kreise ziehen.<\/p>\n<p>Interferometrische Messungen, bei denen man mehrere Teleskope miteinander koppelt und so eine Aufl&ouml;sung erh&auml;lt, die dem Abstand der Teleskope entspricht, k&ouml;nnte es erlauben erd&auml;hnliche, sonnennahe, Planeten wirklich direkt abzubilden. Die Technik wird seit Jahrzehnten bei Radioteleskopen genutzt, doch wegen der anderen Natur von Licht und dem Streueffekt der Atmosph&auml;re hat man im sichtbaren Bereich auf der erde dies noch nicht erreicht. Das VLT erprobt die Technik seit Jahrzehnten, doch ein Durchbruch blieb bisher au&szlig;er in Spezialf&auml;llen f&uuml;r sehr leuchtkr&auml;ftige Objekte aus.<\/p>\n<p>Alles, was bisher entdeckt wurde, war nicht mit unserem Sonnensystem zu vergleichen. Gro&szlig;e Gasriesen, oftmals mit sehr sternennahen Umlaufbahnen dominieren die Liste. Dann gibt es einige &#8222;Supererden&#8220;, doch auch sie sind nicht mit unserer Erde vergleichbar. Das liegt nat&uuml;rlich in der Natur der Sache, denn bisher k&ouml;nnten wir eine zweite Erde nicht nachweisen, geschweige den abbilden. Immerhin gelingt es von einigen Planeten Spektren zu gewinnen und so sicher zu sagen, dass sie aus Gestein und nicht aus Gas bestehen. Diese Supererden kennen wir nicht. Es ist gut m&ouml;glich, dass sie mit viel Wasser bedeckt sind oder eine sehr dichte Atmosph&auml;re haben. Die Letzte kann einen starken Treibhauseffekt ausl&ouml;sen. Die Ozeane k&ouml;nnen, wenn sie den ganzen Planeten bedecken bewirken, dass im Wasser fast keine Mineralstoffe vorhanden sind, die Lebewesen f&uuml;r Enzyme aber auch Ger&uuml;ststrukturen brauchen. Bei uns werden diese dauernd mit dem Regen aus dem Festlandgestein ausgewaschen. Trotzdem gibt es im Ozean einen Eisenmangel &#8211; das sehr h&auml;ufige Element sinkt zu schnell herab. Es gab sogar schon Vorschl&auml;ge die Klimaerw&auml;rmung zu verlangsamen, indem man die Ozeane gro&szlig;fl&auml;chig mit Eisensulfat &#8222;d&uuml;ngt&#8220; und so das Algenwachstum ankurbelt &#8211; die Algen sinken dann zum Boden, sedimentieren und das Kohlendioxid ist aus dem Oberfl&auml;chenkreislauf entzogen worden.<\/p>\n<p>Leider wurden die meisten Projekte eingestellt. Eddington und Darwin von der ESA und der Terrestial Planet Finder von der NASA (ach ja: danke Mike Griffin f&uuml;r diese und viele andere K&uuml;rzungen zugunsten des &#8222;Constellation&#8220; Programms). &Uuml;brig blieb GAIA, eine Astronometriemission wie Hippacros der ESA. Sie wird als &#8222;Nebeneffekt&#8220; noch mehr Exoplaneten finden. Sie ist aber nicht ausgelegt nach diesen zu suchen, sondern soll Helligkeit und Position der Sterne feststellen.<\/p>\n<p>Was alle Missionen nicht k&ouml;nnen, ist Leben nachzuweisen. De Fakto gibt es hier zwei Positionen. Die Verbreitetere ist, das Leben \u201eautomatisch\u201c entsteht, wenn die Bedingungen hinsichtlich Temperatur, N&auml;hrstoffsubstraten und Energie gegeben sind. Die Bef&uuml;rworter postulieren daher auch das es Leben noch an anderen Orten im Sonnensystem geben k&ouml;nnte oder gegeben hat. Mars, Europa und Titan werden &ouml;fters genannt, aber auch Jupiter und Venus werden nicht ausgeschlossen.<\/p>\n<p>Die andere Fraktion vertritt die Meinung, dass die Entstehung von Leben, nachdem was wir &uuml;ber die heimische Evolution wissen, ein ziemlicher Gl&uuml;cksfall war, da unter den Bedingungen der Urerde Makromolek&uuml;le eher zerst&ouml;rt als gebildet wurden. Auch daf&uuml;r kann man Argumente finden. So verwenden alle Lebewesen, egal ob Bakterium, Pflanze oder Tier denselben genetischen Code, und sind aus denselben Bausteinen aufgebaut. Wenn Leben so spontan besteht, warum stammt dann alles nur von einer \u201eUrzelle\u201c ab und bildeten sich nicht verschiedene Urzellen, die dann zu verschiedenen Lebensformen f&uuml;hrten?<\/p>\n<p>Eventuell wird man ja doch noch einen Planeten mit intelligentem Leben finden, dem Ersten in der Milchstra&szlig;e. Denn das die Menschheit &#8222;intelligent&#8220; ist, darf bezweifelt werden. Der Neandertaler lebte &uuml;ber 250.000 Jahre im Einklang mit der Umwelt. Der moderne Mensch hat zuerst alle Gro&szlig;s&auml;ugetiere ausgerottet, egal wohin er kam, dann beginnend mit der &#8222;neolithischen Revolution&#8220; &#8211; der Einf&uuml;hrung der Landwirtschaft vor rund 13.000 Jahren das komplette Umgestalten erst ganzer Landstriche, dann des ganzen Planeten, nur um immer mehr landwirtschaftliche Fl&auml;che zu gewinnen. Das muss enden, wenn es keine weitere Fl&auml;che mehr gibt. Dann kommt es zum Crash. Also intelligent sieht bei mir anders aus &#8230;<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Gehen wir nun &uuml;ber zu den Planeten. Bis vor zwanzig Jahren kannten wir nur unser Sonnensystem als Beispiel f&uuml;r ein Planetensystem. Seitdem haben wir &uuml;ber 130 weitere entdeckt. 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