Astrophysiker über Alien: "Sind wir allein im Universum?"
Der Physiker Adam Frank sucht mit wissenschaftlichen Methoden nach außerirdischem Leben. Warum Alien-Forschung immer besser wird, und was sie sucht.
wochentaz: Herr Frank, bereiten sich wirklich gerade Wissenschaftler:innen auf den Moment vor, in dem uns zum ersten Mal Lebenszeichen aus dem All erreichen?
Adam Frank: Es gibt einen Kodex und eine ganze Reihe von Protokollen, die vorschreiben, wie sich Wissenschaftler:innen in so einem Fall verhalten sollten. Die Protokolle sollen ihnen helfen, dieses Ereignis der Öffentlichkeit mitzuteilen. Das Wichtigste ist, die Unsicherheit darzustellen. Es ist unwahrscheinlich, dass wir auf Anhieb alles über das außerirdische Leben wissen, denn es wird nicht auf dem Rasen des Weißen Hauses landen und uns irgendeine Botschaft auf Englisch überbringen.
Adam Frank ist Professor für Astrophysik an der University of Rochester in New York. Seit 2019 leitet er die erste Forschungsgruppe der Nasa zur Untersuchung von Technosignaturen auf fremden Planeten.
Wenn man sich Filme oder Serien anschaut, in denen es um eine Invasion von Außerirdischen geht, dann hält die Menschheit in einem solchen Fall häufig zusammen. Aber die Coronapandemie hat gezeigt, dass in einer globalen Krisensituation jedes Grüppchen sich selbst am Nächsten ist. Was glauben Sie, was passieren würde?
Ich glaube schon, dass wir uns zusammentun würden. Während der Pandemie sind die Menschen nicht einfach auf der Straße umgefallen. Die Pandemie war tödlich, aber nicht so, dass es für jeden offensichtlich war – was leider auch dazu beigetragen hat, dass diese lächerliche Anti-Bewegung entstanden ist. Wenn dagegen Außerirdische landen und Leute auf der Straße in die Luft jagen würden, wie in so ziemlich jedem Film über die Invasion der Außerirdischen, dann wäre es ziemlich offensichtlich, was da vor sich geht.
Wann hat die Menschheit eigentlich angefangen, über außerirdisches Leben nachzudenken?
Das ist eine der ältesten Fragen der Menschheit. In schriftlicher Form lässt sie sich 2.500 Jahre bis zu den alten Griechen zurückverfolgen. Aristoteles war ein Alien-Pessimist, er hielt die Erde für einzigartig. Seitdem sind viele andere Alien-Optimisten und Alien-Pessimisten gefolgt. Aber die ganze Geschichte ist geprägt von Menschen, die sich gegenseitig ihre Meinungen um die Ohren gehauen haben. Das hatte alles wenig mit Wissenschaft zu tun.
Nach dem Zweiten Weltkrieg begann die wissenschaftliche Suche nach außerirdischem Leben. Ein Mann namens Enrico Fermi hatte damals eine einfache Idee, die Weltraumforscher bis heute beschäftigt.
Fermi hatte sich auf dem Weg in die Cafeteria mit einigen Kollegen über Außerirdische und Raumfahrt unterhalten. Sie vergaßen das Gespräch, und mitten beim Essen platzte es aus ihm heraus: "Aber wo sind sie denn alle?" Er hatte ausgerechnet, dass eine außerirdische Spezies, die von Stern zu Stern reisen könnte, sogar mit einem Zehntel der Lichtgeschwindigkeit in der Lage wäre, die gesamte Galaxie in einer ziemlich kurzen Zeitspanne zu besiedeln, verglichen mit dem Alter der Galaxie. Die Galaxie ist 10 Milliarden Jahre alt und es dauert etwa 500.000 Jahre, um sie zu durchqueren. Was er also sagen wollte, war: Wenn intelligentes Leben weit verbreitet ist, dann muss es sich im gesamten Universum ausgebreitet haben. Dies ging als Fermi-Paradoxon in die Geschichte ein.
Später kam dann noch ein zweites Fermi-Paradoxon dazu.
Es hieß: Wir suchen seit Jahren mit Radioteleskopen nach Signalen von Leben auf fremden Planeten. Wir haben aber nichts gefunden, also gibt es kein außerirdisches Leben. Doch diese Annahme ist falsch. Stellt man sich den Himmel als Ozean und die Außerirdischen als Fische vor, dann haben wir bisher mit allen Aktionen zusammen nur eine Badewanne durchsucht.
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Haben wir bis vor wenigen Jahrzehnten vielleicht auch deshalb so wenig gesucht, weil wir Menschen uns kleine grüne Persönchen mit Kulleraugen und Ufos vorstellen, wenn wir an außerirdisches Leben denken? Wurde ihr Forschungsfeld nicht ernst genommen?
Das ist richtig. In den 80er Jahren kam die Ufo-Kultur mit all ihren Verschwörungstheorien auf, und mit dieser Bereitschaft, alles für einen Beweis zu halten, egal wie lächerlich er war. Wir bekamen da kein Geld mehr. Jedes Mal, wenn die Nasa die Suche nach außerirdischem Leben finanzieren wollte, kam irgendein Kongressabgeordneter und sagte, mit ihm würden wir keine Steuergelder für die Suche nach kleinen grünen Männchen verschwenden. Wir Astrobiolog:innen nennen das den Kicherfaktor.
Heute ist das anders. Sie und ihre Kolleg:innen bekommen mehr Geld und wir wissen mehr über den Weltraum. Wir wissen aber auch viel mehr über die Entstehung des Lebens auf der Erde. Wie hilft uns das bei der Suche nach Außerirdischen?
Dazu müssen wir in die 50er Jahre zurückgehen. Damals simulierten die Wissenschaftler Miller und Urey die frühe Erdatmosphäre. Sie füllten Methan, Ammoniak, Wasserstoff und Wasser in einen Glaskolben und gaben Energie in Form von elektrischen Entladungen hinzu. Einige Zeit später fanden sie braunen Glibber auf dem Boden des Glaskolbens. Als sie diesen untersuchten, entdeckten sie viele der Moleküle, mit denen das Leben arbeitet, zum Beispiel Aminosäuren. Diese bauen Proteine auf, die die meisten Funktionen im Körper erfüllen. Miller und Urey hatten also den Grundbaustein des Lebens gefunden, einfach so. Später erkannte man, dass die Atmosphäre damals anders zusammengesetzt war, als die beiden dachten, aber man hatte den Beweis, dass aus unbelebter Materie die molekularen Grundlagen des Lebens entstehen können.
Denkt man in den enormen Zeitabständen der Allgeschichte, ist der Weg von dort bis zur Entstehung von Lebewesen vergleichsweise kurz.
"Selbst Beweise für nicht intelligentes Leben wären immer noch die radikalste Entdeckung jemals"
Wenn diese einfachen Moleküle anfangen, sich zu replizieren, kann vollwertiges Leben entstehen. Das verändert einen Planeten. Wir wissen aus der langen Geschichte der Erde, dass es in der Erdatmosphäre Chemikalien gibt, die nur wegen der Stoffwechselprozesse des Lebens da sind. Würde das Leben auf einem Planeten verschwinden, würde zum Beispiel auch Sauerstoff sehr schnell verschwinden. Deshalb können wir den atmosphärischen Sauerstoff als Biosignatur betrachten. Wenn wir Sauerstoff in einer fremden Atmosphäre nachweisen könnten, wäre das ein Hinweis darauf, dass es dort eine Biosphäre und damit Leben gibt.
Aber wie können wir auf einem Planeten in tausenden Lichtjahren Entfernung erkennen, ob es dort eine Biosphäre gibt?
Vorab: Niemand weiß, wie Außerirdische aussehen könnten. Aber die Gesetze der Physik, Chemie und Biologie geben zumindest einige Hinweise.
Chemie: Kohlenstoff ist die Grundlage des Lebens auf der Erde. Es verbindet sich leicht und auf die richtige Weise mit anderen Elementen und ist damit der ideale Baustein für Leben. Laut dem Astrophysiker Adam Frank ist die Chemie, wie wir sie aus dem Periodensystem kennen, universell. Auch für Außerirdische wäre Kohlenstoff als Grundbaustein also von Vorteil. Es gibt auch alternative Überlegungen, etwa zu Leben auf Siliziumbasis. Aber im Gegensatz zu Kohlenstoff kann Silizium beispielsweise nicht schwimmen, seine Chemie ist im Wasser instabil.
Fortbewegung: Auf einem Gasplaneten wären Flügel für Lebewesen sinnvoll. Sie helfen, der Schwerkraft entgegenzuwirken, um nicht ins Innere des Planeten zu sinken. Auf großen Planeten mit mehr Masse als der Erde könnte man annehmen, dass Lebewesen stämmig und dick sind – damit sie auf der festen Oberfläche des Planeten mit der hohen Schwerkraft gut zurechtkommen. Die Atmosphäre eines solchen Planeten wäre aber auch viel dichter als die der Erde. Es wäre also einfacher, Auftrieb zu erzeugen. Vielleicht würde sich das Leben zum großen Teil in der Luft abspielen. Für Leben an Grenzflächen – zwischen Feststoff und Flüssigkeit wie am Meeresboden oder zwischen Feststoff und Gas wie auf dem Festland – scheinen Beine eine gute Idee zu sein.
Ungewissheit: Grundsätzlich ist das Leben erfinderisch und übersteigt unsere Vorstellungskraft. "Wir müssen auch einkalkulieren, dass wir wahrscheinlich nicht schlau genug sind, um genau vorherzusagen, wie ein bestimmtes Problem gelöst wird", schreibt Frank in seinem Buch "Leben im All".
Mit einem Weltraumteleskop beobachten wir das Licht von Sternen. Wenn sich ein Planet auf seiner Umlaufbahn zwischen Stern und Teleskop schiebt, verändert sich das Licht des Sterns, das die Erde erreicht. Auf diese Weise entdecken wir Exoplaneten, also Planeten, die außerhalb unseres Sonnensystems um einen Stern kreisen. Wir erkennen aber nicht nur, ob der Stern einen Planeten hat, sondern auch, wie die Atmosphäre dieses Planeten aufgebaut ist. Denn, und jetzt kommt das Geniale: Jedes Element – Wasserstoff, Kohlenstoff, Natrium – absorbiert nur bestimmte Wellenlängen des Lichts, und zwar auf seine ganz eigene Weise. Jedes Element hinterlässt also eine Art Fingerabdruck im Licht, und wir Astronom:innen sind die Detektive, die diese Fingerabdrücke richtig deuten müssen. Wir stehen gerade an der Schwelle zu dieser Fähigkeit und mit den Weltraumteleskopen der nächsten Generation wird die Suche noch schneller gehen.
Biosphären sind ein Zeichen für Leben, aber nicht unbedingt für intelligentes Leben. Sind wir schon in der Lage, gezielt nach intelligentem Leben zu suchen?
Eines ist mir an dieser Stelle wichtig: Selbst wenn wir Beweise für nicht intelligentes Leben finden sollten, wäre das immer noch die radikalste Entdeckung, die die Menschheit je gemacht hat. Denn das Leben an sich ist faszinierend. Es unterscheidet sich vom Nichtleben durch seine Kreativität. Wenn Sie mir einen Stern geben und mir ein paar Dinge über ihn erzählen, kann ich bis auf ein paar Details seine gesamte Zukunft vorhersagen. Aber wenn Sie mir eine einzelne Zelle geben und mich fragen, was in vier Milliarden Jahren mit ihr geschehen wird, dann werde ich niemals in der Lage sein, ein riesiges Kaninchen vorherzusagen, das Ihnen ins Gesicht schlagen kann. Trotzdem sind Kängurus entstanden.
Verstanden. Trotzdem: Was ist mit dem intelligenten Leben? Was steckt hinter der Idee der sogenannten Technosignatur, wonach auch technologisch fortgeschrittene Zivilisationen Spuren im Licht hinterlassen?
Es gibt Chemikalien, die die Biologie nicht herstellen kann. Sie erfordern Technologie, die wiederum Intelligenz und das Verständnis physikalischer Gesetze voraussetzt. Ein Beispiel: Fluorchlorkohlenwasserstoffe, kurz FCKW. Wir haben sie zur Kühlung in Kühlschränken verwendet. Das ist eine Chemikalie, die die Natur unmöglich selbst herstellen kann. Wir haben sie versehentlich in die Atmosphäre geblasen, aber eine Zivilisation könnte sie auch gezielt einsetzen, um die Atmosphäre eines Planeten zu verändern. Heute wären wir technisch in der Lage, FCKW in der Atmosphäre eines 40 Lichtjahre entfernten Planeten nachzuweisen.
Mit Weltraumteleskopen suchen wir nach Bio- und Technosignaturen. Aber es gibt Milliarden von Sternen, von denen wir nur einen Bruchteil am Nachthimmel sehen. Wo fangen wir da überhaupt an?
"Wahrscheinlich geben wir mehr Geld für Kartoffelchips aus als für die Suche nach außerirdischem Leben"
Die große Revolution in der Astrobiologie war die Entdeckung von Exoplaneten, also Planeten außerhalb unseres Sonnensystems. Das war im Jahr 1995. Nachdem wir uns 2.500 Jahre lang gefragt hatten, ob es noch andere Planeten gibt, die um andere Sterne kreisen, haben wir damals unseren ersten Exoplaneten gefunden. Seitdem haben wir mehr als 5.000 weitere entdeckt, und das reicht aus, um eine Statistik zu liefern. Wir wissen jetzt, dass jeder Stern am Himmel eine Familie von Welten beherbergt. Jeder fünfte dieser Sterne hat einen Planeten in der sogenannten bewohnbaren Zone. Dort kann man ein Glas Wasser hinstellen, und es kocht weder weg noch friert es ein. Wir erstellen gerade einen Katalog aller Sterne im Umkreis von ein paar tausend Lichtjahren, wo es einen erdähnlichen Planeten in der bewohnbaren Zone geben könnte. Auf diese Planeten konzentrieren wir uns.
Kann man sich diese weit entfernten Sterne wie unsere Sonne vorstellen?
Die am häufigsten vorkommende Art sind die sogenannten Zwergsterne. Sie sind viel kleiner und schwächer als unsere Sonne. Ihre Planeten müssen dem Stern sehr nahe sein, um Leben zu ermöglichen. Durch diese Nähe ist die Anziehungskraft so stark, dass sie die Eigenrotation der Planeten bremst. Sie haben also eine Tag- und eine Nachtseite.
Könnte auf so einem Planeten überhaupt Leben entstehen?
Als wir das erste Mal davon hörten, dachten wir, dass die Tagseite superheiß und die Nachtseite die ganze Zeit gefroren ist. Inzwischen wissen wir aber, dass sich die Tagseite zwar aufheizt, es aber auch Winde gibt, die um den Planeten wehen und die Temperatur auf beiden Seiten abmildern können. Auch auf der Nachtseite ist es also nicht unbedingt immer eiskalt.
Auf der Suche nach außerirdischem Leben müssen wir gar nicht so weit in die Ferne blicken. In unserem Sonnensystem gibt es zum Beispiel die Ozeanmonde von Jupiter und Saturn.
Nehmen wir mal den Jupitermond namens Europa. Wir wissen, dass dort eine Eisschicht einen flüssigen Ozean bedeckt. Das Innere von Europa wird durch die Schwerkraft des Jupiter ausgedehnt. Wahrscheinlich gibt es daher Schlote am Meeresboden, aus denen heißes Magma aufsteigt. Diese Schlote sind es auch, die uns heute vermuten lassen, dass das Leben in den tiefen Ozeanschloten der Erde begonnen haben könnte. Es könnte sein, dass auf diesen Planeten, auch wenn sie vereist sind, tief unten auf dem Meeresboden genau die Bedingungen herrschen, unter denen das Leben auf der Erde entstanden ist.
Angenommen, wir entdecken endlich einen Hinweis auf Leben auf einem fernen Planeten und wollen dorthin reisen. Das würde Ewigkeiten dauern, und außerdem gibt es im Universum ein Tempolimit, die Lichtgeschwindigkeit. Das ist die Geschwindigkeit, mit der sich ein masseloses Teilchen bewegt. Wir müssten also entweder schneller als das Licht reisen oder unsterblich sein, sonst würde es zu lange dauern. Ist etwas davon möglich?
Die Sache der Lichtgeschwindigkeit könnte nur gelöst werden, wenn es neue physikalische Gesetze gäbe, die wir nicht verstehen, die es uns aber erlauben würden, noch schneller zu reisen. Was die Unsterblichkeit angeht: Normalerweise denkt man da an Kryoschlaf, also daran, dass man Menschen in eine sehr kalte Kiste steckt und ihren Stoffwechsel herunterfährt, bis sie die Überfahrt geschafft haben. Auch das ist derzeit nicht möglich. Die Vorstellung einer Zivilisation über Galaxien hinweg ergibt einfach nicht wirklich Sinn. Wenn ich interstellar mit jemandem kommunizieren will, der 100 Lichtjahre entfernt ist, dann brauche ich 100 Jahre, um dorthin zu gelangen, und weitere 100 Jahre, um zurückzukommen. Dann heißt es: "Hey, wie geht's?" und "Was machst du in 100 Jahren?"
Jetzt mal im Ernst – warum suchen Sie Außerirdische?
Wir versuchen, eine der wichtigsten Fragen der Menschheit zu beantworten: Sind wir allein im Universum? Falls nein, würde sich vieles radikal ändern. Plötzlich wären wir Teil einer kosmischen Gemeinschaft des Lebens. Im 16. oder 17. Jahrhundert erkannten wir, dass die Erde nur ein Planet unter vielen ist, der um die Sonne kreist. Das ging einher mit der Renaissance, der Aufklärung, der Entstehung des Kapitalismus und der protestantischen Reformation. Bahnbrechende Erkenntnisse gehen immer mit Veränderungen einher.
Aber all diese Teleskope, Weltraumroboter und Satelliten kosten Geld. Und sie liefern Daten, die ausgewertet werden müssen, was Energie und noch mehr Geld kostet. Haben wir nicht – ich weiß, es ist ein Totschlagargument, aber trotzdem – genug Probleme auf dem Planeten, den wir bewohnen?
Wahrscheinlich geben wir weltweit mehr Geld für Kartoffelchips aus als für die Suche nach außerirdischem Leben.
Stellen Sie sich vor, Sie wären derjenige, der vor dem James-Webb-Teleskop steht und die erste vielversprechende Technosignatur entdeckt. Was würden Sie tun?
Ich würde mich mit einer Flasche Whiskey an meinem Lieblingsbach im Wald setzen und darüber staunen, dass all das Leben um mich herum Teil dieser größeren kosmischen Gemeinschaft ist.