Viele Wissenschaftler suchen nach außerirdischem Leben auf Planeten mit erdähnlichen Bedingungen. Ein potenziell bewohnbarer Planet müsste beispielsweise Wasser aufweisen. Für flüssiges Wasser müsste der Planet den idealen Abstand zu seiner Sonne haben, damit das Wasser nicht gefriert und gasförmig wird.
Bislang gibt es keine Beweise für Leben auf anderen Planeten, aber da Wissenschaftler immer mehr Planeten außerhalb unseres Sonnensystems entdecken, hoffen sie, dass sich einige dieser Welten als „perfekt geeignet“ für die Existenz oder Entwicklung von Leben erweisen werden.
Wurde außerirdisches Leben entdeckt?: Noch nicht!
Wo suchen Wissenschaftler nach Außerirdischen?: In wasserreichen Körpern in unserem Sonnensystem, wie zum Beispiel Jupiters Mond Europa, und auf erdähnlichen Exoplaneten – Planeten außerhalb unseres Sonnensystems.
Wie viele Planeten in der Milchstraße bieten geeignete Bedingungen für Leben? Schätzungen gehen von rund 300 Millionen aus.
Seit 1992 lauschen Wissenschaftler mit speziellen Radioempfängern nach außerirdischen Signalen. Bisher haben sie noch nichts entdeckt!
Es ist möglich, dass es einst Leben auf dem Mars gab – höchstwahrscheinlich in Form winziger Lebewesen wie Bakterien –, aber Wissenschaftler können das nicht mit Sicherheit sagen.
Jupiters Mond Europa besitzt einen Ozean und hydrothermale Quellen, also Spalten im Meeresboden, durch die heißes Wasser austritt. Wissenschaftler vermuten, dass das Leben auf der Erde in hydrothermalen Quellen entstanden sein könnte.
Die sogenannte habitable Zone ist der Bereich um einen Stern, in dem die Temperaturen die Existenz von flüssigem Wasser ermöglichen. Viele Wissenschaftler glauben, dass Planeten in der habitablen Zone am ehesten Leben beherbergen.
Die ältesten bekannten Lebensformen auf der Erde sind 4,2 Milliarden Jahre alt.
Wissenschaftler nehmen die Möglichkeit außerirdischen Lebens ernst. Die Milchstraße enthält etwa 100 Milliarden Sterne, und das Universum birgt mindestens 2 Billionen Galaxien, die es zu erforschen gilt. Wenn die meisten dieser Sterne von mindestens einem Planeten umkreist werden, könnten im Kosmos bis zu 20 Billionen außerirdische Welten existieren.
Das Kepler-Weltraumteleskop der NASA, kurz vor dem Eintritt in die Erdumlaufbahn um die Sonne. Das Teleskop ist eines der wichtigsten Instrumente der Astronomen zur Entdeckung von Exoplaneten, also Planeten außerhalb unseres Sonnensystems. NASA/KSC
Angesichts dieser Zahlen wäre es schockierend, wenn Leben nur auf einem einzigen Planeten – der Erde – existierte. Doch unsere nächsten Nachbarn im Sonnensystem, Mars und Venus, scheinen leblos zu sein. Einige Monde von Saturn und Jupiter weisen Wasser auf, sodass dort Leben existieren könnte – höchstwahrscheinlich winzige Lebewesen von der Größe von Mikroben. Sollten Erdenbewohner jemals Außerirdischen begegnen, werden sie wohl ein Mikroskop benötigen, um sie zu begrüßen.
Solange Wissenschaftler keine überzeugenden Beweise finden, wie etwa ein Kommunikationssignal von einem fremden Planeten oder fossilisierte Mikroben vom Mars, wird die Erde der einzige bekannte Planet bleiben, der Leben beherbergt.
Das Aussehen außerirdischen Lebens hinge von seiner Herkunft ab. Auf den eisigen Monden unseres Sonnensystems (Jupiters Ganymed und Europa sowie Saturns Enceladus) könnte beispielsweise Leben an hydrothermalen Quellen in den subglazialen Ozeanen gedeihen. Dieses Leben könnte den bizarren Tiefseebewohnern der Erde ähneln. Primitive Mikroben, wie die einzelligen Archaeen der Erde, könnten existieren. Auch relativ einfache, mehrzellige Lebewesen, wie die Röhrenwürmer der Erde, könnten dort vorkommen und sich von den chemischen Substanzen in den aus den Quellen austretenden Flüssigkeiten ernähren.
Die Erde entstand vor etwa 4,5 Milliarden Jahren, und wir gehen davon aus, dass die ersten Lebensformen vor etwa 4,2 Milliarden Jahren existierten. Doch das Leben auf der Erde begann einfach und blieb lange Zeit so. Die ersten kohlenstoffproduzierenden Mikroben traten vor mindestens 3,7 Milliarden Jahren auf. Kohlenstoff ist ein Element, das Bestandteil allen bekannten Lebens ist. Die Zelltypen, aus denen Tiere, Pflanzen und andere komplexe Lebensformen hervorgingen, entstanden jedoch erst vor 2,7 bis 1,8 Milliarden Jahren. Vielzellige Lebensformen entstanden erst vor 600 Millionen Jahren. Und der moderne Mensch erschien erst vor etwa 300.000 Jahren.
Das bedeutet, dass, falls andere Planeten mit Leben der Erde ähneln, der Zeitraum für die Entstehung intelligenten Lebens (oder auch nur etwas so Niedliches wie einen Koala) auf diesen Planeten recht kurz ist. Es besteht jedoch eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass menschliches Leben auf mikrobielles Leben auf einem anderen Planeten treffen könnte.
Wissenschaftler gehen davon aus, dass sich das Leben auf anderen Planeten unter dem gleichen Einfluss wie auf der Erde entwickelt – nämlich durch Evolution. Umweltveränderungen zwingen Lebewesen zur Anpassung und führen so zur Entstehung neuer, komplexerer Arten. Daher würde ein Planet im Weltraum, der der Erde ähnelt und dessen Oberfläche, Gesteine und Klima zahlreiche Veränderungen erfahren haben, wahrscheinlich ebenfalls komplexes Leben beherbergen. In diesem Fall könnten außerirdische Lebewesen mit denselben Problemen und Bedürfnissen konfrontiert sein wie wir auf der Erde und folglich ähnliche Merkmale entwickeln. Beispielsweise haben sich Augen auf der Erde dutzende Male unabhängig voneinander entwickelt und könnten sich auch auf anderen Planeten im Laufe der Evolution entwickeln.
Manche Wissenschaftler hoffen weiterhin, dass es auch anderswo in unserem Sonnensystem Leben gibt. Wenn ja, dann wahrscheinlich auf einem dieser Monde:
Ganymed: Jupiters größter Mond ist größer als Merkur und verbirgt unter seiner eisigen Oberfläche einen riesigen Ozean.
Europa: Ein weiterer Jupitermond mit einem eisbedeckten Ozean. Europa enthält flüssiges Wasser, Wärme, die durch Jupiters Schwerkraft erzeugt wird, und Chemikalien, die die Bausteine des Lebens sind.
Enceladus: Dieser Saturnmond stößt von seiner Oberfläche Wasserdampf aus, der Kohlenstoffverbindungen enthält. Eine dieser Verbindungen, Cyanwasserstoff, spielt eine entscheidende Rolle bei der Entstehung des Lebens.
Titan: Dieser Saturnmond ist sehr kalt, aber seine Oberfläche enthält kohlenstoffreiche Flüssigkeit. Jegliches Leben auf Titan müsste unter Bedingungen existieren, die auf der Erde nicht vorkommen.
Triton: Neptuns Mond Triton ist extrem kalt, birgt aber möglicherweise einen Ozean unter seinem Oberflächeneis. Er weist auch geologische Aktivität in Form von Geysiren auf, die ausbrechen, wenn die Sonne Stickstoffeis auf der Oberfläche des Planeten erhitzt.
Auch unser nächster Nachbarplanet, der Mars, könnte einst Leben beherbergt haben, da er flüssiges Wasser und eine Atmosphäre besaß. Heute müsste jegliches Leben in tiefen Reservoirs unter der Oberfläche des Roten Planeten existieren.
Extrem leistungsstarke Teleskope ermöglichen es Forschern, Planeten außerhalb unseres Sonnensystems zu entdecken, die möglicherweise Leben beherbergen könnten. Dieses Bild zeigt einige Exoplaneten, die der Erde ähneln könnten (von links nach rechts): Kepler-22b, Kepler-69c, Kepler-452b, Kepler-62f und Kepler-186f. Die Erde befindet sich rechts. NASA/Ames/JPL-Caltech
Wissenschaftler entdecken ständig neue Exoplaneten außerhalb unseres Sonnensystems. Mithilfe leistungsstarker Teleskope können sie mehr über die Atmosphären dieser Planeten erfahren, indem sie die beobachteten Lichtwellen untersuchen. Ein Exoplanet, der Hoffnung auf Leben birgt, ist K2-18b. Er ist für Menschen zu weit entfernt, doch Licht von ihm hat die Erde erreicht. Dieses Licht deutet darauf hin, dass der Planet einen Ozean besitzt. Wissenschaftler glauben, in der Atmosphäre von K2-18b chemische Substanzen nachgewiesen zu haben, die von Meeresorganismen produziert werden könnten, sind sich dessen aber noch nicht sicher.
Wissenschaftler suchen auf verschiedene Weise nach Außerirdischen.
Zunächst suchen sie nach außerirdischen Signalen. Dies nennt man „passives SETI“ (die Suche nach außerirdischer Intelligenz). Wenn Außerirdische so intelligent sind wie wir, könnten sie mit ihrer Technologie Signale ins All senden. Beispielsweise dringen auf der Erde alle Radiowellen unserer Handys, Satelliten und Fernsehsender ins All ein, und diese austretenden Radiowellen könnten aufgefangen werden, wenn jemand zuhört. Daher nutzen wir Menschen Teleskope, die Radiowellen aus dem Weltraum empfangen können, in der Hoffnung, außerirdische Signale zu entdecken.
Dies funktioniert allerdings nur für technisch versierte Außerirdische. Wissenschaftler nutzen Licht auch, um Moleküle auf fernen Planeten und Monden zu untersuchen. Auf der Erde werden manche Moleküle üblicherweise oder immer von Lebewesen produziert. Werden diese Moleküle also anderswo nachgewiesen, könnten sie ein Hinweis auf Leben sein. Solche Untersuchungen ermöglichen es Wissenschaftlern, nach Lebenszeichen auf Exoplaneten zu suchen, die für Raumsonden zu weit entfernt sind.
Wissenschaftler schicken auch Raumsonden zu nahegelegenen Orten, an denen Leben existieren könnte. Rover sammeln beispielsweise Gesteinsproben, die Spuren fossilisierter, uralter Marsmikroben enthalten könnten. Die NASA plant, 2028 eine propellergetriebene Drohne namens Dragonfly zum Saturnmond Titan zu entsenden. Dragonfly soll Titan bis 2034 erreichen und mit der Suche nach Spuren von Leben beginnen. Die Europäische Weltraumorganisation (ESA) plant eine Mission zu Enceladus, ebenfalls mit dem Ziel, nach Anzeichen vergangenen oder gegenwärtigen Lebens zu suchen.
Unidentifizierte Flugobjekte (UFOs) sind unerklärliche Phänomene am Himmel. Die erste moderne UFO-Sichtung datiert aus dem Jahr 1947, als ein amerikanischer Kampfpilot in Washington, D.C., fliegende Untertassen meldete. Nicht jede UFO-Sichtung lässt sich erklären, doch viele erweisen sich als Ereignisse irdischen Ursprungs. So handelte es sich beispielsweise bei dem berühmten „UFO-Absturz“ in Roswell, New Mexico, im Jahr 1947 tatsächlich um die Trümmer eines experimentellen Militärballons, der zur Erfassung von Schallwellen sowjetischer Atomwaffentests entwickelt worden war.
In letzter Zeit sind seltsame Videos aufgetaucht, die scheinbar schnell fliegende Objekte zeigen. Für diese „unidentifizierten Flugobjekte“ (UAPs) gibt es keine offizielle Erklärung. Es könnte sich jedoch um gewöhnliche Gegenstände handeln, die sich aufgrund optischer Täuschungen schnell bewegen, oder um Objekte, die etwas anderes sind, als sie aussehen. Der Pilot, der diese Videos aufgenommen hat, könnte Drohnen, Wetterballons oder sogar Vögel gesehen haben.
Jede außerirdische Zivilisation mit der Technologie zum Bau von Raumschiffen müsste sich in enormer Entfernung befinden, da der nächste Exoplanet mit potenziell bewohnbaren Bedingungen, Proxima Centauri B, 24 Billionen Meilen entfernt ist. Proxima Centauri B ist weit entfernt und besitzt möglicherweise keine Atmosphäre. Daher ist es fraglich, ob dort überhaupt Leben existiert, geschweige denn Leben, das uns erreichen könnte. Um dorthin zu gelangen, bräuchten wir ein hochentwickeltes Transportmittel: Mit der derzeitigen Technologie der Erde würde ein Raumschiff 6.300 Jahre benötigen, um von der Erde nach Proxima Centauri B zu reisen.
Eine Gruppe von Wissenschaftlern hat eine völlig neue Gleichung vorgeschlagen, mit der sich die Wahrscheinlichkeit für die Entstehung intelligenten Lebens in unserem Universum bestimmen lässt. Die Gleichung basiert auf zwei Schlüsselkonzepten: Sternentstehung und Dunkler Energie.
Es stellt sich heraus, dass wir möglicherweise alle Erwartungen übertroffen haben – unser Universum war vielleicht nicht der wahrscheinlichste Ort für die Entstehung von Leben.
Wie viele intelligente Zivilisationen existieren im Universum? Diese Frage soll die berühmte Drake-Gleichung beantworten. Sie wurde 1961 von dem Astrophysiker Frank Drake entwickelt und verwendet Parameter wie die Sternentstehungsrate, die Anzahl der Planeten, die einen Stern umkreisen, und die Zeitspanne, in der eine Zivilisation Informationen ins All senden könnte, um eine Wahrscheinlichkeitsschätzung darüber zu erhalten, wie weit wir davon entfernt sind, im Kosmos allein zu sein.
Eine im Jahr 2024 in der Fachzeitschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlichte Studie verfolgt einen weiteren Ansatz und verwendet eine Wahrscheinlichkeitsgleichung, die im Wesentlichen der Drake-Gleichung 2.0 entspricht. Sie funktioniert jedoch etwas anders: Anstatt lediglich die Ergebnisse zu betrachten, die durch diese Bedingungen bereits bestätigt wurden, nutzt sie die treibenden Bedingungen unseres Universums, um die Wahrscheinlichkeit intelligenten Lebens zu extrapolieren.
Und das ist noch nicht alles. Dieses Team übertrug seine Gleichung auf ein hypothetisches Multiversum, um herauszufinden, welche universellen Bedingungen für intelligentes Leben optimal wären. Spoiler-Alarm: Es handelt sich nicht um unser Multiversum.
MARK GARLICK/SCIENCE PHOTOGRAPHY LIBRARY/Getty Images
Laut der Studie werden bei einem idealen Gleichgewicht zwischen Dunkler Energie und allen anderen für die Sternentstehung notwendigen Faktoren etwa 27 % der baryonischen Materie im Universum schließlich zu Sternen. Dies stellt die beste Chance für Leben dar – ein Universum, in dem die Bedingungen für die Sternentstehung aus 27 % der Materie geeignet sind.
Doch wie das Modell zeigte, entspricht das nicht der Realität. In unserem Universum verwandeln sich nur etwa 23 % der Materie in Sterne, hauptsächlich weil wir etwas weniger Dunkle Energie besitzen, als für die Sternentstehung optimal erscheint. In gewisser Weise haben wir also alle Erwartungen übertroffen. Die Bedingungen, unter denen wir uns befinden, sind nicht ideal für die Entstehung von Leben.
„Das Verständnis der Dunklen Energie und ihres Einflusses auf unser Universum ist eine der wichtigsten Aufgaben der Kosmologie und der fundamentalen Physik“, erklärte Hauptautor Daniele Sorini in einer Pressemitteilung. „Die Parameter, die unser Universum bestimmen, einschließlich der Dichte der Dunklen Energie, könnten unsere Existenz erklären. Zu unserer Überraschung stellten wir jedoch fest, dass selbst eine deutlich höhere Dichte an Dunkler Energie noch mit Leben vereinbar ist, was darauf hindeutet, dass wir möglicherweise nicht im wahrscheinlichsten Universum leben.“
Dennoch liegen wir nahe am wahrscheinlichsten Szenario. Die Sternentstehung nahm mit der Dunklen Materie zu, bis zu einem gewissen Punkt, an dem die Dunkle Energie zu reichlich vorhanden war und die Sternentstehung rapide abnahm. In einer Vielzahl von Multiversen – sofern diese tatsächlich existieren – wäre die Entstehung von Leben daher deutlich schwieriger gewesen als in unserem eigenen Universum. Natürlich wären die Chancen in einigen Universen höher gewesen, doch diese waren selten.
Natürlich erschließt dies weder die Welt des Multiversums vollständig, noch garantiert es die Existenz außerirdischen Lebens. Es bietet aber einen faszinierenden Rahmen, mit dem Wissenschaftler die gewaltigen Kräfte, die unserem Universum zugrunde liegen, besser verstehen können. „Es wird spannend sein, dieses Modell zu nutzen, um die Entstehung von Leben in anderen Universen zu untersuchen“, sagte Lucas Lombriser, Mitautor der Studie, in einer Pressemitteilung, „und um zu sehen, ob wir einige der grundlegenden Fragen, die wir über unser eigenes Universum stellen, überdenken müssen.“
Eine Studie aus dem Jahr 2023 legt nahe, dass sich Leben auf anderen Welten von dem uns bekannten unterscheiden könnte. Ein Forscherteam untersuchte eine Reaktionsart namens Autokatalyse (eine sich selbst erhaltende Reaktion), die seit langem als potenzieller Wegbereiter für die Entstehung von Leben dort gilt, wo es zuvor nicht existierte.
Bisher ging man davon aus, dass diese Reaktionen recht selten seien, doch sie sind tatsächlich recht häufig, und Forscher vermuten, dass es sich lohnen könnte, sie bei der Suche nach außerirdischem Leben zu untersuchen.
Im Grunde suchen wir nach Leben im Universum – wir suchen nach uns selbst. Mit „uns selbst“ meinen wir nicht nur Menschen, sondern alle Lebensformen auf der Erde. Wenn wir die Sterne und die vielen Planeten, die sie umkreisen, nach Lebenszeichen absuchen, suchen wir nicht nach irgendeinem Leben, sondern nach Leben, wie wir es kennen.
In gewisser Weise brauchen wir das unbedingt. Die Suche nach Lebenszeichen ist schon schwierig genug, aber chemische Signaturen von anderen Welten zu entdecken, ist alles andere als einfach. Deshalb suchen wir nach den Signaturen des einzigen Lebens, von dem wir mit Sicherheit wissen, dass es existiert – kohlenstoffbasiertes Leben, auch bekannt als organisches Leben.
Tatsächlich gibt es aber keine Garantie dafür, dass die irdische Lebensform die einzig mögliche ist. Eine aktuelle Studie hat erneut verdeutlicht, dass wir unsere Chancen, außerirdisches Leben zu entdecken, möglicherweise einschränken, indem wir uns auf die vertrautesten Merkmale konzentrieren.
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Doch auch das Team, das sich mit diesem Problem befasste, ging zunächst von der Realität aus, bevor es diese erweiterte. Die Forschung konzentrierte sich auf die sogenannte Autokatalyse – eine chemische Reaktion, die sich selbst aufrechterhält. Im Wesentlichen erzeugen die an einer Reaktion beteiligten Moleküle neue Moleküle, die ihrerseits die Reaktion aufrechterhalten können, welche wiederum weitere Moleküle produzieren usw. Die Reaktion läuft also von selbst weiter.
Dies ist der Schlüssel zum Leben auf der Erde. Man könnte sogar sagen, dass er alles Leben auf der Erde erhält. „Einer der Hauptgründe, warum sich Forscher der Entstehung des Lebens für Autokatalyse interessieren, ist, dass die Fortpflanzung – ein zentrales Merkmal des Lebens – ein Beispiel für Autokatalyse ist“, erklärte Betül Kaçar, eine der Studienautorinnen, in einem Artikel auf Space.com. „Das Leben katalysiert die Entstehung neuer Lebewesen. Eine Zelle produziert zwei Zellen, die sich zu vier teilen können und so weiter. Mit zunehmender Zellzahl steigt auch die Anzahl und Vielfalt möglicher Wechselwirkungen.“
Dieses Phänomen ist jedoch nicht auf das Leben beschränkt. Autokatalyse ist nicht zwangsläufig an organische Verbindungen gebunden. Und es ist seit Langem bekannt, dass autokatalytische Reaktionen eine bedeutende Rolle bei der Entstehung von Leben spielen können, wo zuvor kein Leben existierte.
Das Problem besteht jedoch darin, dass uns in der Vergangenheit nur wenige Beispiele anorganischer Autokatalyse zur Verfügung standen. Die Seltenheit dieser Reaktionen wurde lange Zeit als Zeichen ihrer Unwahrscheinlichkeit angesehen, was bedeutete, dass die Wahrscheinlichkeit, dass sie zur Entstehung von Leben auf einem anderen Planeten geführt haben könnten, extrem gering war.
Das Team beschloss jedoch, diese Idee zu hinterfragen. Daher wandten sie sich den Tiefen der Wissenschaft zu. Mithilfe moderner Such- und Übersetzungswerkzeuge durchforsteten sie zwei Jahrhunderte wissenschaftlicher Aufzeichnungen und führten eine umfassende Studie dokumentierter autokatalytischer Reaktionen durch.
Letztendlich entdeckten sie 270 solcher sich selbst erhaltender Kreisläufe. Einige davon waren nicht nur anorganisch, sondern die meisten basierten nicht auf Kohlenstoff. Manche beruhten auf seltenen oder radioaktiven Elementen. Einige traten nur bei extremen Temperaturen oder Drücken auf. Und vier von ihnen involvierten sogar Edelgase, die bekanntermaßen mit praktisch nichts reagieren.
Die Gruppe hofft, dass ihre neue Bibliothek autokatalytischer Reaktionen künftig in Experimenten eingesetzt wird, die direkt untersuchen, welche Auswirkungen diese Zyklen auf die Chemie haben können – insbesondere angesichts der Tatsache, dass sie kombiniert werden können, um immer komplexere Reaktionen und Produkte zu erzeugen.
Außerirdisches Leben könnte sich von allem unterscheiden, was wir je auf der Erde gesehen haben. Um Beweise für diese unbekannten Organismen zu finden, ist einiges an Einfallsreichtum erforderlich.
Wir kennen bisher nur ein Beispiel für die Entstehung von Leben im Universum – das Leben auf der Erde. Doch was, wenn Leben auch auf anderen Wegen entstehen kann? Wie können wir nach außerirdischem Leben suchen, wenn wir nicht wissen, wie es aussehen könnte?
Diese Fragen beschäftigen Astrobiologen – Wissenschaftler, die nach außerirdischem Leben suchen. Astrobiologen versuchen, universelle Regeln zu formulieren, die die Entstehung komplexer physikalischer und biologischer Systeme sowohl auf der Erde als auch im Weltraum bestimmen, berichtet The Conversation.
Seit der ersten Entdeckung eines Exoplaneten im Jahr 1995 wurden mehr als 5.000 Exoplaneten, also Planeten, die andere Sterne umkreisen, entdeckt.
Viele dieser Exoplaneten sind, wie die Erde, klein und felsig und befinden sich in der habitablen Zone ihrer Sterne. Die habitable Zone ist der Bereich zwischen der Oberfläche eines Planeten und dem Stern, den er umkreist, in dem flüssiges Wasser auf dem Planeten vorkommen und somit Leben, wie wir es von der Erde kennen, ermöglichen würde.
Die bisher entdeckten Exoplaneten lassen auf 300 Millionen potenzielle biologische Experimente in unserer Galaxie schließen – oder auf 300 Millionen Orte, darunter Exoplaneten und andere Himmelskörper wie Monde, mit geeigneten Bedingungen für die Entstehung von Biologie.
Die Unsicherheit für die Forschung beginnt mit der Definition von Leben. Es scheint einfach, Leben zu definieren, da wir es erkennen, wenn wir es sehen – sei es ein fliegender Vogel oder ein Mikroorganismus in einem Wassertropfen. Doch Wissenschaftler sind sich über die Definition uneins, und manche glauben, eine umfassende Definition sei unmöglich.
Mineralien sind ein Beispiel für ein nicht-lebendes System, dessen Vielfalt und Komplexität über Milliarden von Jahren zugenommen haben. Doug Bowman, CC BY
Die NASA definiert Leben als „eine sich selbst erhaltende chemische Reaktion, die zur darwinistischen Evolution fähig ist“. Das bedeutet, dass Organismen mit komplexen chemischen Systemen sich durch Anpassung an ihre Umwelt weiterentwickeln. Die darwinistische Evolutionstheorie besagt, dass das Überleben eines Organismus von seiner Anpassung an seine Umwelt abhängt.
Exoplaneten sind weit entfernt und Hunderte Millionen Mal lichtschwächer als ihre Zentralsterne, was ihre Erforschung erschwert. Astronomen können die Atmosphären und Oberflächen erdähnlicher Exoplaneten mithilfe der Spektroskopie untersuchen, um chemische Spuren von Leben aufzuspüren.
Mithilfe der Spektroskopie lassen sich Spuren von Sauerstoff in der Erdatmosphäre nachweisen, die vor Milliarden von Jahren von Mikroorganismen, den sogenannten Blaualgen, durch Photosynthese auf der Erde erzeugt wurden, oder Spuren von Chlorophyll, die auf pflanzliches Leben hinweisen.
Die Definition von Leben der NASA wirft eine Reihe wichtiger, aber noch unbeantworteter Fragen auf. Ist Darwins Evolutionstheorie universell gültig? Welche chemischen Reaktionen könnten zur Entstehung von Leben außerhalb der Erde führen?
Die gleichen chemischen Prozesse lassen sich in allen Lebewesen der Erde beobachten, und diese Prozesse könnten universell sein. An anderen Orten können sie sich jedoch dramatisch unterscheiden.
Im Oktober 2024 trafen sich Wissenschaftler verschiedener Fachrichtungen, um die Evolutionstheorie neu zu betrachten. Sie wollten einen Schritt zurücktreten und erforschen, welche Prozesse – biologische oder andere – Ordnung im Universum schaffen, um zu verstehen, wie sich die Entstehung von Leben untersuchen lässt, das sich völlig von dem auf der Erde unterscheidet.
Siehe auch... Neue Methode zur Beobachtung einzelner Atome bestätigt jahrhundertealte quantenmechanische Theorie |
Zwei auf der Konferenz anwesende Forscher argumentierten, dass komplexe Systeme aus Chemikalien oder Mineralien, wenn sie Umgebungen ausgesetzt sind, in denen manche Konfigurationen besser erhalten bleiben als andere, sich so entwickeln, dass sie größere Informationsmengen speichern. Im Laufe der Zeit wird das System zunehmend vielfältiger und komplexer und erwirbt durch eine Art natürlicher Selektion die für das Überleben notwendigen Funktionen. Sie schlugen vor, dass ein Gesetz existieren könnte, das die Evolution einer Vielzahl physikalischer Systeme beschreibt. Die biologische Evolution durch natürliche Selektion ist nur ein Beispiel für dieses umfassendere Gesetz.
In der Biologie bezeichnet Information die in der Nukleotidsequenz des DNA-Moleküls gespeicherten Anweisungen. Diese Nukleotide bilden zusammen das Genom eines Organismus und bestimmen dessen Aussehen und Funktionsweise. Aus informationstheoretischer Sicht führt die natürliche Selektion zu einem komplexeren Genom, da dieses mehr Informationen über die Umwelt speichert.
Komplexität kann nützlich sein, um die Grenze zwischen Leben und Nicht-Leben zu messen.
Die Schlussfolgerung, Tiere seien komplexer als Mikroben, ist jedoch falsch. Zwar nimmt die biologische Information mit der Genomgröße zu, die Dichte der evolutionären Information hingegen ab. Die Dichte der evolutionären Information entspricht dem Anteil funktionaler Gene im Genom bzw. dem Anteil des gesamten genetischen Materials, der für die Anpassung an die Umwelt verantwortlich ist.
Organismen, die man als primitiv betrachtet, wie zum Beispiel Bakterien, besitzen Genome mit einer hohen Informationsdichte und erscheinen daher besser konstruiert als die Genome von Pflanzen oder Tieren.
Eine universelle Theorie des Lebens muss erst noch entwickelt werden. Eine solche Theorie würde die Konzepte der Komplexität und der Informationsspeicherung einbeziehen, wäre aber nicht an die DNA oder die spezifischen Zelltypen der terrestrischen Biologie gebunden.
Forscher untersuchen Alternativen zur terrestrischen Biochemie. Alle bekannten Lebewesen, von Bakterien bis zum Menschen, enthalten Wasser, das für das Leben auf der Erde notwendige Lösungsmittel. Ein Lösungsmittel ist ein flüssiges Medium, das chemische Reaktionen ermöglicht, die potenziell zu Leben führen könnten. Leben könnte aber auch aus anderen Lösungsmitteln entstehen.
Die Astrobiologen William Baines und Sara Seager haben Tausende von Molekülen untersucht, die mit Leben in Verbindung stehen könnten. Schwefelsäure, Ammoniak, flüssiges Kohlendioxid und sogar flüssiger Schwefel werden als mögliche Lösungsmittel in Betracht gezogen.
Außerirdisches Leben basiert möglicherweise nicht auf Kohlenstoff, der die Grundlage aller lebensnotwendigen Moleküle bildet, zumindest hier auf der Erde. Es benötigt möglicherweise nicht einmal einen Planeten zum Existieren.
Fortgeschrittene Lebensformen auf fremden Planeten könnten so fremdartig sein, dass sie unerkennbar sind. Astrobiologen müssen bei ihrer Suche nach außerirdischem Leben kreativ werden.
Eine Strategie besteht darin, mineralische Signaturen auf den Gesteinsoberflächen von Exoplaneten zu messen, da die mineralische Vielfalt die biologische Evolution der Erde widerspiegelt. Im Laufe der Entstehung des Lebens auf der Erde wurden Mineralien für Exoskelette und Lebensräume genutzt und gebildet. Die Anzahl der Mineralien, die am Ursprung des Lebens vorhanden waren, ist von Hunderten auf heute etwa 5.000 angewachsen.
Zirkone sind beispielsweise einfache Silikatkristalle, die vor dem Ursprung des Lebens entstanden sind. Zirkon, der in Australien gefunden wurde, ist das älteste bekannte Fragment der Erdkruste. Andere Mineralien hingegen, wie Apatit, ein komplexes Calciumphosphat-Mineral, sind biologischen Ursprungs. Apatit ist der Hauptbestandteil von Knochen, Zähnen und Fischschuppen.
Eine weitere Methode zur Suche nach außerirdischem Leben besteht darin, Spuren von Zivilisation aufzuspüren, wie etwa künstliche Beleuchtung oder das industrielle Schadstoffgas Stickstoffdioxid. Dies sind Beispiele für Hinweise auf intelligentes Leben, sogenannte Technosignaturen.
Es ist weiterhin unklar, wie und wann die erste Entdeckung außerirdischen Lebens erfolgen wird. Sie könnte innerhalb unseres Sonnensystems durch die Analyse der Atmosphären von Exoplaneten oder durch den Empfang künstlicher Radiosignale einer fernen Zivilisation gelingen.
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