Astrobiologie

Die Exobiologie, auch Astrobiologie oder Xenobiologie genannt (altgriechische Kunstworte: εξωβιολογία, αστροβιολογία, ξενοβιολογία, jeweils Komposita aus exo- (außer-, außen-), astro- (stern-), xeno- (fremd-, auswärtig-) und -biologia (-lebenskunde)), ist eine Protowissenschaft, welche die Möglichkeit der Entstehung und Existenz von außerirdischem Leben erforscht.

Astrobiologie bezeichnet dabei den Zugang aus der Astronomie, Exobiologie den aus der Biologie, deren gemeinsames Arbeitsfeld diese Disziplin ist.

Nach Untersteiner (2006) ist die Exobiologie jener interdisziplinäre Wissenschaftszweig, der den Ursprung, die Verbreitung und die Evolution des Lebens im Universum untersucht. Das schließt auch Fragen zur weiteren Evolution des irdischen Lebens und seiner möglichen Verbreitung im Universum mit ein.

Arbeitsbereiche

Ziel dieser Forschungen ist es, den Ursprung (chemische Evolution) und die Evolution des Lebens auf der Erde und im All zu untersuchen, herauszufinden ob, wie und welches Leben außerhalb der Erde existiert und die Zukunft des Lebens auf und außerhalb der Erde vorherzusagen.

Leben in unserem Sonnensystem

Theoretisch könnte auch außerhalb der Erde auf anderen Planeten des Sonnensystems Leben existieren. So geht die exobiologische Abteilung der NASA davon aus, dass auf den Planeten Venus und Mars sowie auf einigen größeren Monden, wie denen des Jupiter, Europa und Io Leben existieren kann oder konnte. Eine besondere Stellung nimmt der Saturnmond Titan ein, auf dem unter einer dichten Atmosphäre aus Stickstoff und Methan Bedingungen herrschen könnten, die denen der Ur-Erde ähneln.

Um die Grenzen möglichen Lebens bzw. lebenstragender Umgebungen zu ermitteln, untersucht man auf der Erde extreme Umgebungen (Vulkane, Tiefsee, luftleere Räume, chemische Belastungen, Antarktis) und vergleicht diese mit den Bedingungen, die auf Planeten wie dem Mars vorherrschen.

Weiter untersuchen Exobiologen Meteoriten auf Versteinerungen. Dabei wurden seit 1990 Spuren in vom Mars stammenden Meteoriten gefunden, die als Anzeichen einzelligen Lebens (vergleichbar Bakterien) interpretiert wurden. Diese Interpretation ist jedoch umstritten und nicht allgemein anerkannt.

Sowohl beim innersten Planet Merkur als auch bei den weit außen liegenden Eiswelten ab Uranus wird die Möglichkeit für Leben faktisch ausgeschlossen. Auf Merkur sind die Tag- und Nachttemperaturen (und damit auch die Schwankungen) zu extrem (-180 °C bis 460 °C), auf den weit äußeren Planeten ist die Temperatur dauerhaft zu tief (unter -190 °C), um Leben entstehen zu lassen.

Leben, so wie wir es kennen, kann sich in einem Sonnensystem nur in der Ökosphäre des jeweiligen Sterns entwickeln. Die Ökosphäre ist jener Teil der kosmischen Umgebung, in der auf Planeten oder Monden über einen langen Zeitraum hinweg (einige hundert Millionen Jahre oder mehr), gemäßigte oder stabile Zustände vorherrschen, welche die Entstehung und das Überleben zumindest einfacher Organismen ermöglichen. Um die Ökosphäre eines Sterns beurteilen zu können, ist es wichtig, zu wissen, welcher Spektralklasse er angehört. Als Spektralklasse bezeichnet man ein System der Harvard-Klassifikation nach der alle Sterne nach ihrer Oberflächentemperatur und chemischen Zusammensetzung eingruppiert werden. Das System besteht aus 7 Grundklassen, die mit den Buchstaben O, B, A, F, G, K und M bezeichnet werden und aus 3 Unterklassen, die mit den Buchstaben R, S und N bezeichnet werden. Darüber hinaus enthält die heute in der Astronomie allgemein angewandte MK-Klassifikation auch Leuchtkraftklassen, die mit den römischen Ziffern I, II, III, IV und V bezeichnet werden. I steht dabei für Überriese, II für Heller Riese, III für Normaler Riese, IV für Unterriese und V für einen Hauptreihenstern. Unsere Sonne ist nach dieser Klassifikation ein Stern der Klasse G2V. Die Ökosphäre erstreckt sich bei Klasse G Sternen in einem Bereich von 0,6 bis 1,6 AE, wobei AE als Astronomische Einheit (international: Astronomical Unit = AU) definiert ist. Als AE bezeichnet man die mittlere Entfernung der Erde von der Sonne, die 149597870 km (= 1 AE) beträgt. Klasse G Sterne scheinen die aussichtsreichsten Kandidaten für lebenstragende Planeten und Monde unter den Sternen zu sein. Sie haben eine moderate Helligkeit und bleiben oft über 10 Milliarden Jahre stabil, was nach unseren irdischen Erfahrungen für eine vielfältige biologische Evolution mehr als ausreichend ist (Untersteiner 2006).

Leben anderer ferner Welten

Aufgrund der Entfernung von Planeten außerhalb unseres Sonnensystems (Exoplaneten, Planemos) ist der direkte Nachweis für Leben fast unmöglich. Es gibt aber mehrere indirekte Methoden, um dennoch auf Leben schließen zu können. So wird angenommen, dass bestimmte Molekülverbindungen nur durch Leben dauerhaft erzeugt werden können. Würde man also zum Beispiel im Lichtspektrum (Absorptionsspektrum) eines fernen Planeten solche Moleküle finden, wäre das ein starkes Indiz für Leben.

Eindeutig für Leben sprächen auch Signale außerirdischer Zivilisationen, wie man sie mit dem SETI-Projekt zu finden versucht. Bisher ist diesem Projekt allerdings noch kein Erfolg beschieden, auch wenn angenommen wird, dass es hunderte Zivilisationen allein in unserer Galaxie (Milchstraße) geben könnte. Diese Zahl wurde mit Hilfe der Drake-Gleichung ermittelt und unterliegt starken Schwankungen je nach den getroffenen Annahmen.

Es gibt auch Überlegungen zu sehr exotischen Lebensformen, die nicht auf Kohlenstoff basieren (Kohlenstoffchauvinismus), planetare Ausmaße annehmen (eine Biosphäre als „ein“ Lebewesen) oder gar im interplanetaren und interstellaren Raum leben. Diese Überlegungen werden aber meist dem Bereich der Science Fiction zugeordnet.

Siehe auch

• ALH84001
• Chemische Evolution
• Exo-Soziologie
• Exoplanet
• Extraterrestrisch
• Fermi-Paradoxon
• Kohlenstoffchauvinismus
• Panspermie
• Planetologie
• Terraforming
• Von den Bewohnern der Gestirne

Literatur

• Hansjürg Geiger: Auf der Suche nach Leben im Weltall. Wie Leben entsteht und wo man es finden kann, Kosmos Verlag, Stuttgart 2005, ISBN 3-440-10504-0
• Fred Adams: Leben im Universum, Deutscher Taschenbuch Verlag, München 2006, ISBN 3-423-34282-X
• Christian de Duve: Aus Staub geboren - Leben als kosmische Zwangsläufigkeit, Rowohlt Taschenbuch Verlag, Hamburg 1997, ISBN 3-499-60160-5
• L.J. Mix et al.: The Astrobiology Primer: An Outline of General Knowledge - Version 1, 2006. Astrobiology. 6/5/2006. S. 735 ff. PDF-Version
• I. Gilmour, M.A. Sephton: An introduction to astrobiology., Cambridge Univ. Press, Cambridge 2004, ISBN 0-521-83736-7
• G. Horneck, P. Rettberg: Complete course in astrobiology. Wiley-VCH, Weinheim 2007, ISBN 978-3-527-40660-9
• G. Horneck: Astrobiology - the quest for the conditions of life. Springer, Berlin 2002, ISBN 3-540-42101-7
• P. Ehrenfreund: Astrobiology - future perspectives Kluwer Academic, Dordrecht 2004, ISBN 1-4020-2304-9
• T. Penz: Habitable planets in the universe - an interdisciplinary approach regarding the origin and distribution of life. Dipl.-Arb., Univ. Graz 2005
• D. Beste: Leben im All. Spektrum der Wissenschaft Dossier 2002,3, Spektrum-d.-Wiss.-Verl., Heidelberg 2002, ISBN 3-936278-14-8, http://www.spektrum.de/artikel/849269
• W.T. Sullivan, J.A. Baross: Planets and life - the emerging science of astrobiology. Cambridge Univ. Press, Cambridge 2007, ISBN 978-0-521-53102-3
• Pascual Jordan: Diskussionsbemerkungen zur exobiologischen Hypothese. Steiner, Wiesbaden 1971
• Stuart Clark: Life on other worlds and how to find it. Springer, London 2000, ISBN 1-85233-097-X
• Michael D. Papagiannis: Strategies for the search for life in the universe. Reidel, Dordrecht 1980, ISBN 90-277-1181-X
• Mario Livio: Astrophysics of life.Cambridge Univ. Press, Cambridge 2005, ISBN 0-521-82490-7
• Andrew M. Shaw: Astrochemistry - from astronomy to astrobiology. Wiley & Sons, Chichester 2006, ISBN 0-470-09136-3
• Claude R. Canizares: Evaluating the biological potential in samples returned from planetary satellites and small solar system bodies - framework for decision making. National Academy Pr., Washington 1998, ISBN 0-309-06136-9
• Hubert Untersteiner: "Exobiologie - Wissenschaft vom Leben im All." edition nove 2006, ISBN-10: 3902546425, ISBN-13: 978-3902546425

Weblinks

• S. Thiesen: Die Möglichkeit und Suche nach außerirdischem Leben
• http://www.exobiologe.de/
• R. Weinberger: Sind wir allein im Universum?
• L. Hauser: Außerirdisches Leben: Herausforderung für die Theologie?
• Lochfraß im Marsgestein - Forscher finden mögliche Spuren von Bakterien in einem Meteoriten vom Mars
• Quarks & Co zu möglichen Leben auf der Venus
• ORF-Artikel zu möglichen Leben auf der Venus
• NASA Ames Exobiology Branch (englisch)
• NASA Astrobiology (englisch)
• Centre for Astrobiology, Cardiff University
• European Astrobiology Network Association
• International Space University Summer Session Programm 2002-A Discovery Sourcebook for Astrobiology; Final Report, PDF 13 MB, abgerufen am 16. Januar 2009