Switzerland

Astrobiologie: Hier suchen Wissenschaftler nach Leben

Nicht nur in der Atmosphäre der Venus, auch an zahlreichen anderen Orten in- und ausserhalb des Sonnensystems könnte Leben existieren.

Für die Suche nach Extraterrestrischer Intelligenz (SETI) kommt im Rahmen des Projekts Breakthrough Listen auch das Radioteleskop MeerKAT in Südafrika zum Einsatz, eine Anlage bestehend aus 64 je 13,5 Meter grossen Radioschüsseln.

Für die Suche nach Extraterrestrischer Intelligenz (SETI) kommt im Rahmen des Projekts Breakthrough Listen auch das Radioteleskop MeerKAT in Südafrika zum Einsatz, eine Anlage bestehend aus 64 je 13,5 Meter grossen Radioschüsseln.

Foto: South African Radio Astronomy Observatory

Was würde es wohl in uns auslösen, wenn wir erführen, dass es auf anderen Himmelskörpern Leben gibt? Es mögen primitive Organismen sein, deren Stoffwechselprodukte Astrobiologen in der Atmosphäre der Venus oder auf den Eismonden von Jupiter und Saturn aufspüren. Oder, so unwahrscheinlich es auch sein mag: Vielleicht werden wir eines Tages von einer hochtechnisierten, fernen Zivilisation kontaktiert. Auch dann wäre klar: Extraterrestrisches Leben existiert.

«Das würde eine Art Schockmoment geben», meint der Astrophysiker Andreas Riedo von der Abteilung Weltraumforschung und Planetologie der Universität Bern. «Ein Raunen, eine Stille, und dann die Frage: Was jetzt?» Laut Riedo dürfte die Entdeckung von Leben ausserhalb der Erde einen grösseren Effekt auf die Gesellschaft haben als der erste Schritt des Menschen auf dem Mond. «Der erste Schritt auf dem Mond war technologisch sicher ein Wow-Effekt. Aber zu wissen, dass wir nicht allein sind, hätte aus psychologischer Perspektive wohl eine noch grössere Wirkung.»

Einen kleinen Vorgeschmack, wie sich das anfühlen könnte, gab es Anfang der Woche. Ein Team um die britische Astronomin Jane Greaves hatte im Fachmagazin «Nature Astronomy» von der Entdeckung des Moleküls Monophosphan in der Atmosphäre der Venus berichtet. Auf der Erde wird dieses Molekül von Mikroben in sauerstofffreier Umgebung erzeugt. Alle Versuche der Forscher, die Existenz des Moleküls in den Wolken der Venus ohne Biologie zu erklären, schlugen fehl. Zwar ist es durchaus möglich, wenn nicht sogar sehr wahrscheinlich, dass ein bisher unbekannter geologischer Prozess oder chemischer Vorgang in der Atmosphäre der Venus Monophosphan erzeugt. Trotzdem dürfte die Entdeckung die Suche nach extraterrestrischer Biologie beflügeln.

Mars, Enceladus und Europa sind verheissungsvolle Kandidaten

Nicht nur auf der Venus, auch an vielen anderen Orten in- und ausserhalb des Sonnensystems suchen Wissenschaftler nach Leben. Dazu gehört natürlich der Mars, wo man hofft, unter der Oberfläche zumindest Spuren einstigen Lebens zu finden. Denn mittlerweile ist klar: Auf dem Mars gab es Ozeane aus Wasser. Davon zeugen insbesondere tonhaltige Sedimente, von denen man hofft, dass sie Hinweise auf Leben konserviert haben.

Allerdings flossen auf der Marsoberfläche einst auch säurehaltige Flüssigkeiten. Diese könnten Hinweise auf biologische Aktivität in den Tonböden vernichtet haben, wie Forscher jüngst in «Nature Scientific Reports» berichteten. Es ist somit alles andere als sicher, dass der am 30. Juli gestartete Mars-Rover Perseverance der US-Weltraumbehörde Nasa Überreste einstigen Lebens finden wird, selbst wenn es auf dem Mars einst vorhanden war. Dasselbe gilt für den ExoMars Rover Rosalind Franklin der Europäischen Weltraumbehörde ESA, der 2022 starten soll.

Ohnehin rückten in den letzten Jahren andere Himmelskörper in den Fokus der Astrobiologie, etwa der Jupitermond Europa und der Saturnmond Enceladus. Beide Monde besitzen heute noch Wasserozeane, die unter einer kilometerdicken Eisschicht verborgen und dort vor der kosmischen Strahlung geschützt sind. Immer wieder steigen durch Spalten im Eis gigantische Wasserfontänen auf – und mit ihnen vielleicht auch mikrobielles Leben aus den Ozeanen, sollte dort welches vorhanden sein.

Hochempfindliches Schweizer Messgerät für «Europa Lander»

Zur Klärung könnte ein Gerät beitragen, dessen 3-D-Druck-Modell Riedo beim Video-Chat in die Kamera hält: ein kleines Massenspektrometer, genannt Origin, so gross wie eine kleine Hantel. Origin wurde eigentlich für die Mission Bepi-Colombo entwickelt, die 2018 zum Merkur gestartet ist. «Wir haben bemerkt, dass sich Origin sehr gut eignet, um Aminosäuren zu detektieren», sagt Riedo. Im Vergleich mit dem Mars Organic Molecule Analyser für den ExoMars Rover sei Origin für gewisse Aminosäuren rund 1000-mal sensitiver. «Das sind Welten», sagt Riedo.

Als er Origin 2019 auf einer Astrobiologie-Konferenz vorstellte, zeigten die Anwesenden sehr grosses Interesse am Instrument, da es kompakt und zugleich sehr sensitiv ist. Möglicherweise soll Origin 2025 an Bord der Mission Europa Lander zum Jupitermond Europa reisen. Momentan sind die Berner Wissenschaftler in Kontakt mit dem Nasa-Team. «Die Idee ist, auf dem Eis von Europa zu landen und die Auswürfe der Fontänen schnell zu untersuchen, bevor diese von der starken Strahlung zerstört werden», sagt Riedo.

Der geplante Europa Lander der Nasa auf dem Eis des Jupitermonds Europa. Er soll den Auswurf von Wasserfontänen auf Biosignaturen hin untersuchen (Künstlerimpression).

Der geplante Europa Lander der Nasa auf dem Eis des Jupitermonds Europa. Er soll den Auswurf von Wasserfontänen auf Biosignaturen hin untersuchen (Künstlerimpression).

Nasa/JPL-Caltech

Die Entdeckung von Aminosäuren sei aber nicht automatisch ein Hinweis auf Leben, sagt Riedo. «Wenn Leben vorhanden ist, treten gewisse Aminosäuren in einer bestimmten Häufigkeit auf. Wir suchen also nach einem Muster von Aminosäuren, das sich nur durch Leben erklären lässt.» Auch würden noch weitere Aspekte berücksichtigt, um ein umfassendes Bild zu bekommen, etwa chemische Strukturen und Isotopenmuster, die auf biologische Aktivitäten hinweisen.

Grosses Potenzial für belebte Exoplaneten

Weiter in die Ferne blickt der Astrophysiker Sascha Quanz von der ETH Zürich, der im Rahmen des Nationalen Forschungsschwerpunks (NFS) PlanetS nach Leben auf Exoplaneten sucht. Der erste Exoplanet, der um einen sonnenähnlichen Stern kreist, wurde vor 25 Jahren von den Genfer Nobelpreisträgern Michel Mayor und Didier Queloz entdeckt. Seitdem ist dieses Forschungsfeld geradezu explodiert. «Statistisch gesehen, besitzt wahrscheinlich nahezu jeder Stern ein Planetensystem», sagt Quanz. «Das Potenzial für belebte Exoplaneten ist unvorstellbar gross.»

Da man keine Raumsonden oder Rover zu Exoplaneten schicken kann, bleibt nichts anderes übrig, als Lebensspuren in deren Atmosphäre zu suchen – ähnlich wie es die Forscher beim Planeten Venus gemacht haben. Die Idee: Biomarker wie Sauerstoff, Ozon, Wasserdampf oder Methan hinterlassen durch die Absorption gewisser Lichtwellenlängen dunkle Bereiche in einem Lichtspektrum der Planetenatmosphäre. «Viele für die Suche nach Leben relevanten Moleküle absorbieren Licht in Wellenlängen, die man gut detektieren kann», sagt Quanz. «Aktuell wird intensiv erforscht, welche Teleskope man bauen muss, um die nötigen Signaturen in der Atmosphäre von Exoplaneten nachweisen zu können.»

Allerdings kann eine Planetenatmosphäre auch dann viel Sauerstoff enthalten, wenn es dort keine Photosynthese gibt. Sauerstoff allein ist daher kein ausreichender Indikator für Leben. «Daher sucht man zum Beispiel nach Paaren von Molekülen oder Biosignaturen, die ohne Leben nicht gemeinsam auftreten sollten», sagt Quanz.

An der ETH Zürich geplantes Weltraumteleskop LIFE

Der ETH-Forscher ist am Bau eines Instruments für das voraussichtlich 2025 in Betrieb gehende Extremely Large Telescope (ELT) beteiligt, dem Mid-infrared ELT Imager and Spectrograph (METIS). «Mit METIS werden wir die ersten Bilder der Atmosphäre von Exoplaneten schiessen können, die um die sonnennächsten Sterne kreisen», sagt Quanz. Langfristig brauche es aber ein grosses Weltraumteleskop, um genug Sensitivität und eine ausreichend hohe Auflösung zu erhalten. Ein massgeblich von Quanz vorangetriebenes Weltraumprojekt ist LIFE (Large Interferometer for Exoplanets). Die Grundidee: Vier im Rechteck angeordnete Weltraumteleskope empfangen Infrarotlicht der untersuchten Planeten und senden die Signale an einen zentral positionierten Detektor. Dabei wird das störende Licht des Sterns geschickt ausgelöscht.

«Wir hoffen, dass die ESA eine Mission wie LIFE in Betracht zieht», sagt Quanz. «In diesem Fall wäre dessen Start in den nächsten 25 bis 30 Jahren möglich. Das dauert also noch eine Weile. Aber man darf nicht vergessen, dass wir erst seit 25 Jahren wissen, dass es Exoplaneten gibt. Wenn wir innerhalb der nächsten 25 oder 30 Jahre eine Antwort auf die Frage nach Leben finden, dann ist das ein unglaublicher Fortschritt.»

Künstlerimpression des Weltraumteleskops LIFE, das an der ETH Zürich vorangetrieben wird. Es soll Infrarotlicht von der Atmopshäre von Exoplaneten empfangen und analysieren.

Künstlerimpression des Weltraumteleskops LIFE, das an der ETH Zürich vorangetrieben wird. Es soll Infrarotlicht von der Atmopshäre von Exoplaneten empfangen und analysieren.

ETH Zürich/LIFE Initiative

Viel Geld für die Suche nach Extraterrestrischer Intelligenz

In der Regel geht es bei diesen Missionen um Signaturen, die von den Stoffwechselprodukten vergleichsweise primitiver Organismen hervorgerufen werden. Aber auch eine hochentwickelte Spezies hinterlässt Spuren, sogenannte Technosignaturen. Dazu gehören die industrielle Verschmutzung der Atmosphäre, Satellitenschwärme und grosse mit Photovoltaikzellen zugepflasterte Flächen. Erst kürzlich erhielten Astrophysiker des Harvard-Smithsonian Center und der University of Rochester von der NASA rund 250000 Franken, um Technosignaturen zu erforschen.

In die Suche nach Extraterrestrischer Intelligenz (SETI) fliesst allerdings vorwiegend Geld aus privater Hand. So unterstützt der Investor und Multimilliardär Juri Milner das von ihm ins Leben gerufene Projekt Breakthrough Listen über zehn Jahre mit 100 Millionen US-Dollar. Zu den ambitionierten Zielen von Breakthrough Listen gehört das Studium von einer Million Sternen in der näheren Umgebung der Sonne. Zum Einsatz kommen die empfindlichsten Radioteleskope der Welt, darunter seit neuem auch MeerKAT in Südafrika, eine Anlage bestehend aus 64 je 13,5 Meter grossen Radioschüsseln.

Was auch immer Astronomen künftig messen werden, sei es auf Europa oder in der Atmosphäre eines Exoplaneten: Es stellt sich immer die Frage, ob auch ein nichtbiologischer Prozess für die Signaturen oder Signale verantwortlich sein könnte. «Am Ende des Tages wird die Existenz von extraterrestrischem Leben zumindest bei indirekten Hinweisen wie Biosignaturen immer eine Wahrscheinlichkeitsaussage bleiben», sagt Quanz. «Es sei denn, man findet einen direkten Nachweis für Leben.»

Football news:

Vater Courtois: Keylor NAVAS war kein guter Mitspieler. Als er zu PSG ging, wurde es einfacher
Ter Stegen trainierte in der Gesamtgruppe Barça. Seit August ist Torwart Marc-André Ter Stegen wieder im Training beim FC Barcelona. Teilweise mit der Mannschaft trainierte Verteidiger Samuel Umtiti, der seit Juni nicht mehr auf dem Platz steht. Ter Stegen spielte seit August nicht mehr, sein letztes Spiel absolvierte er gegen den FC Barcelona (2:8) in der Champions League. Dann unterzog er sich einer Knieoperation und erholte sich
Vardy erzielte in den letzten 6 spielen 7 Tore, 5 Tore - vom Elfmeterpunkt
Zlatan erzielte 2 der 3 letzten Elfmeter nicht. Milans Stürmer traf im Spiel gegen Sparta Prag
Benzema Sprach mit Vinicius über die Worte in Der Champions-League-Spielpause. Sie haben die Frage geklärt
Barça-Verteidiger Araujo erlitt eine Verletzung des zweiköpfigen oberschenkelmuskels
Neymar fällt wegen einer Verletzung drei Wochen aus. Der Brasilianer kann erst nach der Länderspielpause im November wieder auf das Feld zurückkehren, wie der Journalist von RMC Sport, Mohamed Buhafsi, schreibt