Die Suche nach dem Leben im All

Astrobiologie, die Suche nach Leben im All, ist ein noch junges Fach. Auch Innsbrucker Forscherinnen und Forscher beteiligen sich daran: In unserem Sonnensystem,im ewigen Eis auf der Erde und im Labor. Wie könnte außerirdisches Leben aussehen? Sehr klein, zumindest im ersten Anlauf. Auch auf der Erde gibt es Einzeller, die unter Bedingungen leben, wie sie im All herrschen.
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Die Oberfläche des Jupitermonds Europa besteht aus einer dicken Eisschicht. Der Mond gilt wegen der Wasservorkommen als möglicher Ort für Leben, dieses falschfarbene Foto stammt von der NASA-Sonde Galileo. (Bild: NASA/JPL/University of Arizona)

Spitze Ohren, grünes Blut und ein eher trockener Sinn für Humor: Wie Spock aus der Science-Fiction-Serie „Star Trek“ stellen sich Millionen Menschen Außerirdische vor. Aber nicht nur Science-Fiction-Autorinnen und -Autoren, sondern auch Forscherinnen und Forscher an Universitäten weltweit beschäftigen sich mit der Möglichkeit außerirdischen Lebens. Wenn auch in wesentlich kleinerem Maßstab: „Wenn wir von Leben außerhalb der Erde sprechen, sind damit praktisch immer Einzeller gemeint. Allein die Entdeckung mikrobieller Dauerstadien außerhalb der Erde und ihrer Atmosphäre wäre überraschend“, erklärt Prof. Birgit Sattler. Die Biologin beschäftigt sich mit Mikroorganismen auf der Erde, insbesondere mit jenen, die unter extremen Bedingungen leben: Etwa im Eis der Antarktis oder in hoch gelegenen Bergseen. Gemeinsam mit dem Chemiker Prof. Bernd Rode und dem Astrophysiker Prof. Walter Saurer bietet sie jedes Sommersemester ein Seminar zum Thema Astrobiologie an – ein interdisziplinäres Forschungsfeld, das sich mit der Möglichkeit außerirdischen Lebens beschäftigt.

Leben im All

Ein Chemiker, eine Biologin und ein Astrophysiker: Allein die Zusammensetzung des Organisationsteams für das Seminar zeigt die fächerübergreifende Relevanz der Astrobiologie. „Alles Leben ist zuerst einmal – auch und besonders – Chemie. Aus anorganischen Stoffen entstehen organische Stoffe und letztlich Bausteine des Lebens; das ist ein Prozess, den wir für die Ur-Erde im Labor sogar nachstellen können, auch wenn der genaue Mechanismus, wie die weitere Entwicklung bis zur ersten lebensfähigen Zelle erfolgte, noch nicht erforscht ist“, erklärt Bernd Rode. Die Chemie kann erklären, auf welcher Basis außerirdisches Leben entstehen kann; und Bernd Rode erteilt der Möglichkeit, ein anderes Element als Kohlenstoff könnte Grundlage von Leben sein, eine Absage: „Viel diskutiert wurde zum Beispiel, dass Leben auf Silizium basieren könnte. Nach allen Eigenschaften, die wir von Silizium kennen, ist das auszuschließen. Theoretisch wäre das nur bei völlig anderen Druck- und Temperaturbedingungen vorstellbar, aber auch da wenig wahrscheinlich.“

Wie wahrscheinlich ist Leben außerhalb der Erde denn grundsätzlich? Der Astrophysiker Walter Saurer ist zuversichtlich: „Rein statistisch gesehen ist es fast ausgeschlossen, dass Leben nur auf der Erde entstanden ist. Wir haben bisher fast 2.000 Planeten außerhalb unseres Sonnensystems entdeckt, davon sind knapp 10 erd-ähnlich – hochgerechnet gibt es aber rund 10 Milliarden Planeten allein in unserer Galaxie.“ Jene in der sogenannten habitablen Zone – also jener Bereich eines Sonnensystems, in dem nach derzeitigen Kenntnissen Leben entstehen kann – sind dabei relativ schwierig zu entdecken, weshalb Astrophysiker von wesentlich mehr derartigen Planeten ausgehen.

Fermi-Paradoxon

Der italienische Physiker Enrico Fermi hat das Dilemma der Suche nach Leben bereits 1950 mit einem Paradoxon beschrieben: Beim bekannten Alter des Universums und der Vielzahl an Planeten hätten höher entwickelte Lebensformen bereits bisher weit mehr als genügend Zeit gehabt, sich technologisch so weit zu entwickeln, um den Kontakt mit anderen Lebewesen im All zu suchen. „Fermi formulierte die große Frage relativ früh: Nach allen uns zur Verfügung stehenden Daten müsste es hoch entwickelte Außerirdische geben. Aber: Wo sind sie?“, erklärt Walter Saurer.

Neben der Suche nach Planeten außerhalb unseres Sonnensystems (Exoplaneten) konzentrieren sich die Forscherinnen und Forscher auch auf unser eigenes Sonnensystem – neben dem Mars dabei insbesondere auf einzelne Monde des Jupiter und des Saturn. „Im Labor haben wir bereits die Atmosphäre des Titan, eines Mondes des Saturn, nachgestellt. Dort sind eine ganze Reihe von chemischen Verbindungen entstanden, allein durch die in der dortigen Atmosphäre sehr häufigen Blitze. Das macht zuversichtlich, dass dort zumindest Vorstufen von Biomolekülen entstanden sein könnten, die bei höheren Temperaturen eine weitere chemische Evolution ermöglichen würden“, sagt Bernd Rode. Auch auf der Erde gibt es eine ganze Reihe unwirtlicher Gegenden, in denen es dennoch Leben gibt: „Die Erde bietet unglaublich vielfältige Lebensräume, auch solche, an denen man zuerst einmal gar kein Leben erwarten würde. Es gibt auf der Erde auch Einzeller, die unter ähnlichen Bedingungen leben wie sie zum Beispiel auf dem Jupitermond Europa herrschen“, erklärt Birgit Sattler. Auf Europa gibt es Wasser: Der gesamte Planet ist von einer dicken Eisschicht umgeben, darunter liegt ein Wasser-Ozean. Nicht nur wegen dieses Wasservorkommens liegt der Mond im Zentrum des Interesses der Europäischen Weltraumagentur (ESA): Sie plant für 2022 den Start einer Sondenmission zum Jupiter, mit der auch Europa genauer untersucht werden soll.

Leben auf der Venus?

Aber nicht nur die Monde der äußeren Planeten, auch die Venus war bereits im Gespräch für mögliches Leben: „Für die Venus, auf der ja Temperaturen von über 400 Grad Celsius herrschen, gab es Theorien, dass es in der Atmosphäre Leben geben könnte, ähnlich, wie auch auf der Erde atmosphärische Biopartikel lebensfähig sind. Das ist aber sehr unwahrscheinlich“, sagt Birgit Sattler. Die Bedingungen, die in unserem Sonnensystem bei der Entstehung des Lebens auf der Erde geherrscht haben und immer noch herrschen, sind laut jüngeren Erkenntnissen gar nicht so häufig wie vermutet: „Unser Sonnensystem galt bisher als typisch: Riesige Gasplaneten außerhalb, Gesteinsplaneten wie die Erde näher an der Sonne und damit in der habitablen Zone. Dass Sonnensysteme so aussehen wie unseres, ist nach jüngeren Entdeckungen aber gar nicht so häufig der Fall“, sagt Walter Saurer. Im Gegenteil werden immer öfter Gasplaneten entdeckt, die ihren Sonnen sehr nahe stehen – und die zusätzlich eine sehr unregelmäßige Umlaufbahn haben. „Mit der regelmäßigen Umlaufbahn um die Sonne und dem idealen Aufbau des Planetensystems ist unser Sonnensystem schon etwas Besonderes, ein idealer Brutkasten“, erläutert der Astrophysiker. Allerdings sind große Planeten in Sonnennähe auch leichter zu entdecken als erdähnliche, kleinere. Die Suche nach Leben im All geht jedenfalls weiter – auch unter Mitarbeit der Forscherinnen und Forscher an der Uni Innsbruck, die in der noch jungen Astrobiologie bereits wichtige Beiträge geleistet haben.

Dieser Artikel ist in der Juni-Ausgabe des Magazins „wissenswert“ erschienen. Eine digitale Version ist hier zu finden (PDF).