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Falls irgendwelche außerirdischen Astronomen nach Anzeichen für Leben auf der Erde suchen, würden sie es womöglich im verräterischen Muster des Lichts finden, das von unseren Pflanzen reflektiert wird – von den Wäldern aus Riesenmammutbäumen bis zu Wüstenkakteen und grasbewachsenen Ebenen. Dieser optische Fingerabdruck entstand, als unsere felsige Erdlandschaft vor etwa einer halben Milliarde Jahre erstmals von Vegetation überdeckt wurde. Im Laufe der Zeit schritt die Evolution voran und das reflektierte Signal wurde stärker.
Zwei Astronomen haben nun die Theorie aufgestellt, dass Pflanzen ähnliche charakteristische Muster auf weit entfernten Exoplaneten erzeugen könnten. Die ersten Lebenszeichen von jenseits unseres Sonnensystems könnten demnach von Licht stammen, das von Wäldern auf einem außerirdischen Mond wie Endor oder von Kakteen auf einer Wüstenwelt wie Tatooine reflektiert wird.
„Bei den ganzen Planeten, die wir finden, versuchen wir jetzt herauszufinden, welche Signaturen auf Bewohnbarkeit hindeuten könnten“, erklärt Lisa Kaltenegger von der University of Cornell. Kürzlich hatte sie die Lichtsignatur der Erde in einer Studie beschrieben, die in „Astrobiology“ erschienen ist.
„Wir wollen die Handvoll – oder die zwei oder drei – [Signaturen] ausfindig machen, die uns die beste Chance bieten, Anzeichen für Leben zu entdecken.“
Es ist zwar nicht das erste Mal, dass Wissenschaftler auf das Licht fremder Planeten als Indikator für Leben verweisen, aber Kalteneggers Team ist noch einen Schritt weitergegangen: Anhand solcher Reflexionen lässt sich der evolutionäre Fortschritt eines Planeten recht gut abschätzen, wenn man das Wissen über unseren eigenen Planeten als Basis nutzt.
„Es ist ja kein neuer Gedanke, dass man auf einem fremden Planeten eine Vegetation finden könnte. Aber bisher hat noch niemand die geologische Geschichte der Erde als Archiv verwendet“, sagt Kaltenegger. „Wir kennen keinen zweiten bewohnbaren Planeten, aber wir kennen die Entwicklung unserer Erde im Laufe der Zeit, und es wäre klug, sich damit eingehender zu befassen.“
Lebenszeichen ... auf der Erde
Vor mehreren Jahrzehnten machte die Raumsonde Galileo, die sich auf dem Weg zum Jupiter befand, eine kleine Drehung, um einen Blick auf das Licht zu werfen, das von der Erde reflektiert wurde. Sie entdeckte die Zeichen biologischer Aktivität in Form atmosphärischer Gase wie Ozon und Methan. Vor Kurzem haben Astronomen den Erdschein genauer unter die Lupe genommen. Das von der Erde reflektierte Sonnenlicht erhellt mitunter auch schwach den dunklen Teil des Mondes neben seiner leuchtenden Sichel. Auch darin haben die Forscher den Fingerabdruck des Lebens gefunden.
Nun diskutieren Wissenschaftler auf der Suche nach außerirdischem Leben darüber, wie genau biologische Aktivität molekulare Spuren in fremden Atmosphären hinterlassen könnte: entweder durch die Produktion bestimmter chemischer Verbindungen oder durch eine Veränderung in der Zusammensetzung der Gase, die einen Planeten umgeben.
„In den letzten Jahren ist die Entdeckung von Biosignaturen auf Exoplaneten zu einer der dringlichsten – aber auch der schwierigsten – Aufgaben der modernen Astrophysik geworden“, sagt Michael Sterzik von der Europäischen Südsternwarte.
Die Signatur, mit der Kaltenegger arbeitet, ist allerdings ein wenig anders. Aus bisher noch ungeklärten Gründen reflektieren photosynthetische Pflanzen spezifische Wellenlängen des infraroten Lichtspektrums, wobei manche Pflanzen mehr Licht reflektieren als andere. Diese sogenannte rote Kante (eng.: red edge) ist als Muster im Bereich des nahen Infrarots erkennbar, der sich knapp außerhalb des für Menschen sichtbaren Lichtspektrums befindet, mit den richtigen Teleskopen aber problemlos zu entdecken ist.
Die Entdeckung der Infrarotsignatur ist von einer Reihe von Faktoren abhängig, beispielsweise davon, wie viel Fläche des Planeten von Vegetation bedeckt ist, ob das Klima eher warm oder kalt ist, wie die Wolkendecke beschaffen ist und wie leistungsstark das Teleskop ist.
Sterzik, der 2012 im Erdschein nach eben dieser Signatur gesucht hat, verweist darauf, dass sie äußerst schwierig zu entdecken ist. Selbst die Raumsonde Galileo konnte sie kaum sehen – und sie befand deutlich näher an der Erde, als jedes potenzielle außerirdische Teleskop es wohl sein würde. Unsere eigenen heutigen Teleskope sind der Aufgabe, solche Signaturen auf Exoplaneten zu finden, bislang noch nicht gewachsen. Aber einige derzeit in Entwicklung befindliche Projekte wie das Extremely Large Telescope könnten das schaffen.
„Das ist absolut machbar. Es ist schwierig und es handelt sich um eine schwache Signatur, aber sie ist vorhanden“, so Kaltenegger.
Auf der Suche in der Vergangenheit
Im Rahmen ihrer Studie wollten Kaltenegger und Jack O’Mally-James von der University of Cornell herausfinden, wie lange der Fingerabdruck der irdischen Vegetation bereits sichtbar ist.
Dank des Fossilberichts wissen die Forscher, dass die ersten Moose vor 500 Millionen Jahren damit begannen, sich auf der kahlen Erdoberfläche auszubreiten und Sonnenlicht in Energie umzuwandeln. Schließlich entwickelten sich diese Urpflanzen zu einem um sich greifenden Durcheinander aus Farnen, Bäumen und Blüten, die zeitweise bis zu 90 Prozent der Landfläche des Planeten bedeckten.


Dyson-Sphäre

Künstlerische Darstellung einer Dyson-Sphäre (Illustration: Marc Ward /Shutterstock)


Sogar von „kosmischer Zwangsläufigkeit“ ist manchmal die Rede: Vor dem Hintergrund der unzähligen Sterne und Planeten des Kosmos erscheint es unwahrscheinlich, dass sich nur auf der Erde Lebensformen und schließlich auch intelligente Wesen entwickelt haben. Schon vor einiger Zeit hat diese Ansicht zu einer wissenschaftlichen Suche geführt: Seit mehr als einem halben Jahrhundert „horchen“ Astronomen das All ab: Im Rahmen der berühmten SETI-Forschung (Search for Extraterrestrial Intelligence) fahnden sie nach Radiobotschaften ferner Zivilisationen – bisher allerdings erfolglos.

SETI entwickelt sich weiter

Klar scheint, dass dieser Such-Ansatz sehr eng gefasst war: Erweiterte Denkansätze über mögliche Merkmale fremdartiger Zivilisationen verdeutlichen, dass sich außerirdische Intelligenzen durch weitere besondere Zeichen und Spuren bemerkbar machen könnten. Nach ihnen wollen Wissenschaftler nun bei fernen Sternen und Planeten, aber auch in unserem Sonnensystem und sogar auf der Erde Ausschau halten.

Im ersten Teil des Schwerpunktthemas verdeutlicht der bdw Astro-Experte Rüdiger Vaas, wie und warum sich momentan die Vorstellungen ändern, wonach man suchen kann und sollte. Einem in diesem Zusammenhang wichtigen Denkansatz zufolge leben wir möglicherweise in einem Universum, in dem eher künstliche Intelligenzen verbreitet sind. Sie könnten sich verselbstständigt haben, nachdem sie einst von intelligenten Lebewesen entwickelt worden waren. Vor dem Hintergrund der menschlichen Entwicklungen im Bereich der künstlichen Intelligenz erscheint dieses Szenario durchaus vorstellbar.

Solche Techno-Wesen oder Superzivilisationen, die unser Vorstellungsvermögen weit übertreffen, könnten sich auf besondere Weise bemerkbar machen: Vielleicht haben sie gigantische Strukturen im Weltall konstruiert, die nachweisbar sein könnten. Ein konkretes Beispiel sind die sogenannten Dyson-Sphären: Hypothetische Strukturen, die einen Stern schalenartig umschließen, um den außerirdischen Intelligenzen Energie zu liefern.

Von „Sommerruhe“ und Alien-Artefakten

Im Teilartikel „Kosmische Sommerruhe“ beschäftigt sich Vaas mit einem weiteren spannenden Gedankenspiel im Rahmen der „Alien-Forschung“: Möglicherweise haben Superzivilisationen schon das Universum kolonisiert, sind aber zurzeit weitgehend inaktiv. Der Grund: Sie könnten auf bessere Zeiten für ihre Technologien warten. Da das Universum immer kälter wird, sind in ferner Zukunft viel mehr Informationsverarbeitungsprozesse möglich als heute, besagt die skurril wirkende Hypothese der kosmischen Ästivation (Sommerruhe).

Im dritten Teil des Titelthemas geht es wieder konkreter um die Spurensuche. Zwei grundlegende Fragen stehen dabei im Zentrum: Haben Aliens oder ihre technischen Systeme uns oder unser Sonnensystem vielleicht schon vor langer Zeit besucht? Und haben Astronomen möglicherweise bereits Spuren fremder Raumschiffe entdeckt? Vaas berichtet in diesem Zusammenhang über die Fahndung nach extraterrestrischen Technosignaturen in unserem Sonnensystem und über geheimnisvolle Radioblitze aus dem All.

Von Rüdiger Vaas