Alien Earths E-Book

Lisa Kaltenegger

• Herausgeber: Droemer eBook
• Kategorie: Lebensstil
• Sprache: Deutsch
• Veröffentlichungsjahr: 2024

Seitenzahl: 359

Beschreibung

Fesselnde Wissenschaft der weltweit renommierten Astrophysikerin Lisa Kaltenegger - Bestes Wissenschaftsbuch 2024 DER SPIEGEL - Ausgezeichnet mit der Lise-Meitner-Lecture 2024 und dem Polarsternpreis 2024 des Österreichischen Weltraum Forums.  - Nominiert für das Wissenschaftsbuch des Jahres 2025 in der Kategorie Naturwissenschaft und Technik - Ausgezeichnet von der Financial Times als eines der Best Books 2024 in der Kategorie ScienceSeit Tausenden von Jahren fragen sich die Menschen, ob sie allein im Weltall sind. Zum ersten Mal können wir nun auch die entsprechende Technologie nutzen, um das zu untersuchen. Die Frage nach anderem Leben im Universum sollte eine klare Antwort haben: ja oder nein. Aber wenn man versucht, anderswo Leben zu finden, stellt man fest, dass es nicht so einfach ist. Wie kann man es über kosmische Entfernungen hinweg finden? Was ist eigentlich Leben? Ein Blick auf die Erforschung außerirdischen Lebens, die unser Verständnis des Kosmos verändert Als Gründungsdirektorin des Carl-Sagan-Instituts der Cornell University baute die Astrophysikerin und Astronomin Lisa Kaltenegger ein interdisziplinäres Team von Wissenschaftlern auf, um ein einzigartiges Spezialwerkzeug für die Suche nach Leben auf fernen Welten zu entwickeln. So wird die Geschichte der Erde und ihre erstaunliche Biosphäre kreativ analysiert und die Suche nach fernen Welten unterstützt. In Alien Earths zeigt Lisa Kaltenegger sehr mitreißend, wie wir unseren Heimatplaneten als Schlüssel nutzen können und wie nahe die Science-Fiction doch an die Realität herankommt. Sie nimmt uns mit auf eine augenöffnende Reise zu den ungewöhnlichsten Exoplaneten: - Giganten, die mit einem Meer aus Lava bedeckt sind - einsame Wanderer, die sich im Weltraum verirrt haben - Planeten mit mehr als einer Sonne am Himmel! - die ersten möglichen anderen ErdenMit ansteckendem Enthusiasmus beschreibt Kaltenegger, wie sie in immer neue Welten vorstößt, die unser Bild vom Universum ein ums andere Mal auf den Kopf stellen. »Eine Reise durch die Welt der Exoplaneten – eingängig und lebensnah geschrieben, voller humorvoller Anekdoten, von einer der führenden Expertinnen bei der wissenschaftlichen Suche nach außerirdischem Leben.«Robert Gast, ZEIT ONLINE »Alien Earths unternimmt eine sachlich fundierte Reise durch den Kosmos. … Kalteneggers Neugier und Motivation in ihrem Wirken entstamen einer tiefen Leidenschaft für das Universum und seine Geheimnisse, deren Funken sie auf ihre Leserschaft überspringen lassen will. Genau dies gelingt ihr auf ganzer Linie!« sachbuch-couch.de Wir leben in einer unglaublichen neuen Epoche der Erforschung des Universums. Als unterhaltsame und kenntnisreiche Reiseleiterin zeigt Professor Kaltenegger, wie wir nicht nur neue Kontinente finden wie die Forscher von einst, sondern ganz neue, um andere Sterne kreisende Welten, und wie wir dort Leben entdecken könnten. Welten, von denen uns vielleicht sogar Außerirdische entgegenblicken. Was, wenn wir nicht allein sind? »Die Suche nach fremden Planeten ist eine der aufregendsten Herausforderungen der modernen Astronomie, und Lisa Kaltenegger ist eine der führenden Expertinnen auf diesem Gebiet. Alien Earths ist authentisch, spannend und kompetent geschrieben und nimmt die Leser*innen mit in eine im wahrsten Sinn des Wortes andere Welt.« Heino Falcke, Radioastronom, Astrophysiker und SPIEGEL-Bestsellerautor »Sind wir allein im Universum oder gibt es da draußen noch andere Zivilisationen? Egal, wie die Antwort am Ende ausfällt, eine Vorstellung ist so atemberaubend wie die andere. Die neuesten Erkenntnisse dazu machen die Faszination dieses Buches aus.« Ulrich Walter, Astronaut und SPIEGEL-Bestsellerautor Alien Earths – das Astrophysik-Buch von Lisa Kaltenegger, ist ein Muss für alle, die mehr wissen wollen über das, was die Erde umgibt und fasziniert sind von Weltraumteleskopen und einem sternenreichen Nachthimmel.

Leseprobe

Lisa Kaltenegger

Alien Earths

Auf der Suche nach neuen Planeten und außerirdischem Leben

Knaur eBooks

Über dieses Buch

Seit Tausenden von Jahren fragen sich die Menschen, ob sie allein im Weltall sind. Erstmals in der Geschichte verfügen wir über die Technologie, um das wissenschaftlich fundiert zu untersuchen. Aber wie kann man über unvorstellbare kosmische Entfernungen hinweg außerirdisches Leben finden? Und was ist eigentlich Leben?

Die Astrophysikerin und Astronomin Lisa Kaltenegger ist Gründungsdirektorin des Carl Sagan Instituts der Cornell University und sucht gemeinsam mit ihrem interdisziplinären Team an vorderster Front nach Leben auf fernen Welten. Sie nutzen bei der Suche nach den Alien Earths nicht nur die neuesten Entdeckungen, sondern auch die Erkenntnisse über die Geschichte und Biosphäre der Erde. Mitreißend zeigt Lisa Kaltenegger unseren Heimatplaneten als Schlüssel bei der Erforschung von Exoplaneten – lavabedeckte Giganten, einsame Wanderer, Himmelskörper mit mehreren Sonnen und die ersten möglichen fremden Erden – und wie nahe sich dabei Science Fiction und Realität kommen.

Mit ansteckendem Enthusiasmus beschreibt die Astrophysikerin und Direktorin des Carl Sagan Instituts, wie sie in immer neue Welten vorstößt, die unser Bild vom Universum ein ums andere Mal auf den Kopf stellen. Alien Earths ist ein Muss für alle, die mehr wissen wollen über das, was sich in den Weiten des Alls verbirgt und wie wir den Geheimnissen des Nachthimmels auf die Spur kommen.

Was, wenn wir nicht allein sind?

Weitere Informationen finden Sie unter: www.droemer-knaur.de

Inhaltsübersicht

Widmung

Einleitung: Botschaft von unserem kleinen blauen Punkt

Aufmacher Kapitel 1

Kapitel 1: An der Schwelle zur Entdeckung von Leben im All

Die ersten Bilder eines neuen Weltraumteleskops

Wo sind sie denn alle?

Die große Stille

Mit Quallen sprechen

Bananen, Außerirdische und Drachen

Die Golden Records: Flaschenpost

A Pale Blue Dot – der kleine blaue Punkt

Aufmacher Kapitel 2

Kapitel 2: Rezept für eine lebensfreundliche Welt

Vergangenheit, Gegenwart, Zukunft

Die wichtigsten Zutaten für eine bewohnbare Welt

Schritt eins: Ein Fels im All

Wie eine Erde entsteht

Himmel oder Hölle: Die anderen Planeten unseres Sonnensystems

Schritt zwei: Energie

Feuer oder Eis? Das Ende des Lebens

Schritt drei: Eine Atmosphäre

Genau richtig? Die habitable Zone

Leben und der Mond?

Seltsam vertraut: Willkommen in einer unbekannten Welt

Aufmacher Kapitel 3

Kapitel 3: Was ist Leben?

Wie man zum Exoplanetarier wird

Grundgerüst des Lebens – bis jetzt

Was ist Leben?

Das Leben fasst Fuß

Erdgeschichte in 24 Stunden

Die vielen Farben unserer Welt

Aufmacher Kapitel 4

Kapitel 4: Wie man im Kosmos nach Leben sucht

Die Farben meiner Welt

Die Suche nach Leben: Wo fangen wir an?

Warum die Suche nach Leben keine Suche nach uns ist

Die Suche nach Leben in unserer Nähe

Ein Ort für Leben, ganz anders als unseres

Gibt es Leben auf dem Mond?

Unter einem lilafarbenen Himmel

Wie man über kosmische Distanzen hinweg nach Leben suchen kann

Biofluoreszierende Welten und leuchtende Außerirdische

Aufmacher Kapitel 5

Kapitel 5: Welten, die die Wissenschaft bewegten

Eine kurvenreiche Straße

Der Planet, den es nicht geben konnte

Ein Spaziergang für die Wissenschaft

Schatten im Dunkel: Gasplaneten und Zuckerwatte

Schnappschüsse neuer Welten

Tödliches Sonnenlicht

Aufmacher Kapitel 6

Kapitel 6: Ist es nirgends wie zu Hause?

Kein Land in Sicht

Die tiefsten Ozeane des Kosmos

Der Stern nebenan und sein Planet

Eine Erde, zwei Erden, drei Erden, vier Erden?

Eine Welt an der Schwelle

Weise Welten

Eine neue Weltraummission entsteht: TESS

Planeten um Sternleichen: Weiße Zwerge als Sonne

Planeten um noch seltsamere Sternleichen: Pulsare als Sonne

Einsame Wanderer

Besser als Star Wars

Science-Fiction-Planeten

Neue Welten an unserem kosmischen Horizont

Aufmacher Kapitel 7

Kapitel 7: Bis an die Grenzen kosmischen Wissens

Der Blick aus Carl Sagans Büro

Kosmisches Wissen

Kosmische Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft

Ein Babyfoto des Kosmos

Wer könnte uns jetzt gerade beobachten?

Epilog: Raumschiff Erde

Dank

Die Golden-Record-Playlist

Weitere Informationen

Für Lara Sky, die aus jedem Tag ein

wunderbares Abenteuer macht,

für meine Familie und meine Freunde,

die aus unserem kleinen blauen Punkt im All

eine so herrliche Welt machen,

und für alle, die sich je gefragt haben,

ob wir allein sind.

Einleitung

Botschaft von unserem kleinen blauen Punkt

Rote Wolken überziehen den orangefarbenen Himmel. Ein paar einsame Inseln, von violettem Moos bedeckt, sind am Horizont zu erkennen. Wellen brechen sich an den kurzen Küstenabschnitten und glitzern im roten Licht der Sonne. Sie warten auf den Sonnenuntergang und die nächtliche Dunkelheit, doch vergeblich. Um den Einbruch der Nacht zu erleben, müssten Sie eine mehrtägige Reise zur anderen Seite dieses fernen Planeten unternehmen, dort herrscht ewige Dämmerung. Noch weiter weg verschwindet auch das letzte Licht, und die Landschaft wird in unendliche Nacht getaucht.

Auf der dunklen Seite dieses Planeten durchdringt der Strahl einer Taschenlampe nur die unmittelbare Umgebung und erhellt einen winzigen Ausschnitt einer unbekannten Welt, in abgrundtiefe Schwärze getaucht. Hier herrschen fremde Lebensformen. Winzige Lichtflecken sind in der Dunkelheit erkennbar, ein biofluoreszierendes Grün wirft einen leichten Schimmer auf die bizarre Landschaft.

Die Organismen hier haben sich perfekt an die ewige Nacht um sie herum angepasst. Sie brauchen kein Sonnenlicht, um Energie zu gewinnen oder ihre Umgebung zu erkunden. Mit Sensoren für Wärme und Geräusche nehmen sie die Welt nicht weniger deutlich wahr als wir. Wie die Lebewesen aus den tiefsten und dunkelsten Zonen der Ozeane unserer Erde scheinen uns diese Wesen seltsam vertraut – und doch völlig fremd.

Sind wir allein im All? Eine Frage, die eigentlich eine klare Antwort haben sollte: Ja oder Nein. Doch sobald man mit der Suche nach Leben anderswo beginnt, stellt man fest, dass die Sache nicht so einfach ist. Willkommen in der Welt der Wissenschaft, an deren Anfang immer eine (täuschend einfache) Frage steht.

Wir leben in einer faszinierenden Epoche neuer Entdeckungen. Statt auf neue Kontinente – wie die Forscher früherer Zeiten – stoßen wir auf ganz unbekannte Welten, die um andere Sterne kreisen. Seit 1995 der erste extrasolare Planet entdeckt wurde, haben Astronomen in unserer kosmischen Nachbarschaft mehr als 5000 weitere gefunden. Es ist fast unglaublich, doch seit der ersten Entdeckung kam im Schnitt jeden zweiten Tag eine neue Welt hinzu. Dabei haben wir bislang nur die leicht zu findenden erspäht – die Spitze des Eisberges.

Das heißt, Planeten gibt es fast überall: Die meisten Sterne sind andere Sonnen mit ihren eigenen Welten, die sie umkreisen. Unsere Galaxie, die Milchstraße, umfasst an die 200 Milliarden Sterne. Diese schwindelerregende Zahl bedeutet, dass allein in unserer Galaxie noch Milliarden neuer Welten zu entdecken sind. Der imaginäre Planet, den ich oben beschrieben habe, könnte einer davon sein, halb in permanentes Tageslicht, halb in ewige Dunkelheit getaucht.

Wir werden diese neuen Welten in naher Zukunft nicht mit Raumschiffen erkunden, denn diese Exoplaneten sind Billionen von Kilometern entfernt. Die gewaltigen Entfernungen erschweren die Suche enorm. Doch Licht und Materie beeinflussen sich gegenseitig, was uns die Möglichkeit verschafft, die neuen Welten an unserem kosmischen Horizont trotzdem zu erforschen – selbst wenn wir sie nicht erreichen können. So wie die Stempel im Pass verraten, welche Länder ein Reisender besucht hat, gibt das Licht Informationen darüber preis, wo es auf seiner Reise war. Auch Anzeichen von Leben auf einem Planeten sind in seinem Licht kodiert – wenn man sie zu lesen versteht.

Schauen Sie doch heute Abend in den Sternenhimmel. Tausende von Jahren haben wir Menschen den Himmel schon beobachtet und uns gefragt, ob wir allein im All sind. Aber für eine Antwort standen nur beschränkte Mittel zur Verfügung. Was neu ist, ist die Entdeckung, dass die meisten Sterne nicht allein sind – sie werden von Planeten umkreist, deren Licht zwar zu schwach ist, um sie mit einem Blick ans Firmament zu erkennen, aber wir wissen, dass es sie gibt. Könnte in diesem Augenblick jemand dort draußen vielleicht sogar unsere Sonne an deren Sternenhimmel beobachten und sich ebenfalls fragen, ob es noch anderes Leben im Kosmos gibt? Zum ersten Mal in der Geschichte der Menschheit verfügen wir über die Technologie, um dies herauszufinden.

Wonach sollten wir bei unserer Suche nach extraterrestrischem Leben Ausschau halten? Einer meiner Kollegen schlug halb im Scherz vor, auf anderen Planeten nach großen Gruppen von farbenprächtigen Tieren zu suchen, wie rosa Flamingos. Allerdings müssten diese lange genug stillhalten, damit wir sie ausfindig machen könnten.

Farben auf anderen Planeten sind ein wichtiges Mittel auf unserer Suche nach Leben im All, doch glücklicherweise sind rosa Flamingos nicht unsere einzige Option. Wenn wir unseren Planeten einmal genauer betrachten, zeigt er eine erstaunliche Vielfalt an Leben, die sowohl die Luft, die wir atmen, als auch die Farbe unserer Welt beeinflusst – in knochentrockenen Wüsten, in Gletschern, im Meer bis hin zu den heißen Schwefelquellen des Yellowstone-Nationalparks.

Auch wenn sich die Formen außerirdischen Lebens sehr wahrscheinlich vom Leben auf der Erde unterscheiden, liefert es uns doch Anhaltspunkte für unsere Suche: Eine Mischung aus den uns vertrauten Gesetzen der Physik und Evolution dürfte Organismen hervorbringen, die sich von den uns bekannten zwar völlig unterscheiden, aber gleichfalls an ihre Welten perfekt angepasst sind.

Das Puzzle dieser neuen Welten zusammenzufügen, erfordert eine breite Palette an Werkzeugen; etwa das Züchten farbiger Organismen in unserem Biologielabor, das Schmelzen und Vermessen des Leuchtens winziger Lavawelten in unserem Geologielabor, das Erstellen von Programmen auf unseren Computern, kombiniert mit tiefen Einblicken in die spannende Geschichte der Erdentwicklung. All dies zusammen gibt uns Hinweise darauf, welche Spuren das Leben hinterlässt.

Die Erde dient als Grundlage, um neue Ideen zu testen und mithilfe dieser Daten, viel Neugier, Inspiration und Vorstellungskraft die Herausforderungen anzugehen.

Das Zusammenspiel von strahlenden Photonen, wirbelndem Gas, Wolken, Kontinenten und Ozeanen, das von den Programmen in meinem Computer berechnet wird, erzeugt eine Symphonie möglicher Welten – manche beherbergen eine riesige Vielfalt von Lebensformen, andere hingegen bleiben trostlos und unfruchtbar.

Mit Teams innovativer Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler arbeite ich daran herauszufinden, wie wir Leben auf fremden Welten entdecken können. Die spezialisierten Instrumente für diese Suche zu designen erfordert viel Kreativität, großen Enthusiasmus, und häufig wird die Forschung mit wenig Schlaf – dafür aber mit einer großen Menge Kaffee – betrieben. Ich hätte nie gedacht, dass ich Teil eines der spannendsten Abenteuer der Menschheit sein würde: der Suche nach Leben im All. Doch meine Neugier auf unseren Platz im Universum führte mich von Österreich nach Spanien, in die Niederlande, die USA, nach Deutschland und dann wieder zurück in die USA, um hier ein herausragendes Wissenschaftsteam zu leiten, das genau das erforscht.

In Alien Earths werde ich Sie auf die spannende und verblüffende Reise unserer Suche nach Leben im All mitnehmen. Erleben Sie hautnah, was uns die faszinierende Erdgeschichte und unsere erstaunliche Biosphäre lehren; lernen Sie einige der ungewöhnlichsten Exoplaneten kennen, die wir bis jetzt gefunden haben; und entdecken Sie, wie Licht als Schlüssel bei unserer Suche fungiert.

Was wir über einige dieser neuen Welten herausgefunden haben, war völlig unerwartet – manche sind mit Ozeanen aus Magma bedeckt, andere sind heiße, aufgeblähte Gasbälle, die eng um ihre Muttersterne kreisen. Aber unter diesen neuen Welten sind auch schon die ersten, die fast ein wenig wie unser Zuhause aussehen.

Bisher haben wir, trotz manch gegenteiliger Behauptungen, keine eindeutigen Beweise für Leben auf anderen Planeten gefunden. Bis solche vorliegen, werden wir unsere Instrumente weiter verbessern und auf die schwierigere Weise nach Zeichen außerirdischen Lebens suchen: indem wir jeden Planeten und jeden Mond einzeln unter die Lupe nehmen, einen nach dem anderen.

Sind wir allein im Kosmos?

Die spannendste Phase der Suche fängt gerade an.

Unsere Galaxie: Die Milchstraße

Kapitel 1

An der Schwelle zur Entdeckung von Leben im All

Es gibt so unzählig viele Welten im Universum wie Sandkörner an den Stränden der Erde. Jede dieser Welten ist so wirklich wie die unsere, und sie alle sind das Ergebnis einer Abfolge von Vorgängen, Ereignissen und Zwischenfällen, die ihre Zukunft bestimmen. Unzählige Welten, zahllose Momente, die Unermesslichkeit von Raum und Zeit.1

Carl Sagan

Die ersten Bilder eines neuen Weltraumteleskops

Der Schaum auf meinem portugiesischen Espresso schmeckt ein wenig bitter, was mir jedoch kaum auffällt. Seit einer Stunde starre ich nun schon auf meinen Computerbildschirm, der die Bilder der Liveübertragung von dem kürzlich ins All beförderten James-Webb-Weltraumteleskop (JWST, häufig auch Webb genannt) zeigt. Der Bildschirm ist jetzt dunkel, und meine Gedanken wandern in diese Dunkelheit: Welche Geheimnisse des Kosmos wird dieses Teleskop enthüllen?

Wissenschaftler auf allen Kontinenten verfolgten den reibungslosen Start des JWST Ende Dezember 2021 und bangten bei jedem einzelnen Schritt mit. Vom Start bis zum Beginn der Beobachtungen gab es 344 Single Points of Failure (funktionskritische Punkte), jeder dieser Punkte für sich genommen konnte im Fall seines Misslingens das gesamte Projekt zum Scheitern bringen – und auch wenn wir jedes Mal erleichtert waren, wenn etwas funktioniert hatte, wussten wir doch, dass noch Hunderte andere Dinge schiefgehen konnten.

Den gebannten Blick auf den Bildschirm geheftet, warteten wir gespannt auf die nächste Hürde. Parallel liefen die Kommentare auf dem Slack-Kommunikationskanal unseres Teams, wo Kolleginnen und Kollegen aus allen Zeitzonen jeden erfolgreichen Schritt kommentierten. Vor Spannung das Atmen nicht vergessen – einatmen, ausatmen, einatmen, ausatmen. Keiner von uns konnte irgendetwas tun, denn die Rakete hatte abgehoben und war bereits auf dem Weg zu ihrem endgültigen Bestimmungsort im Weltraum, einem etwa eineinhalb Millionen Kilometer entfernten Ort, dem sogenannten zweiten Lagrange-Punkt, L2.

Die beiden New York Times-Reporter Dennis Overbye und Joey Roulette beschrieben das JWST beim Start als ein eng geschnürtes Paket aus Spiegeln, Drähten, Motoren, Kabeln, Verschlüssen und dünnwandigen, biegsamen Kunststoffplatten auf einer Säule aus Feuer und Rauch. Es hatte auch die Träume Tausender Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler wie mir im Gepäck und unsere Hoffnung, einen Blick auf den Weltraum zu erhaschen, der bis dahin außerhalb unserer Reich- und Sichtweite lag.

Das JWST ist als erstes Teleskop in der Lage, mit seinem 6,5 Meter großen Spiegel gerade genug Licht einzufangen, dass es die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre anderer Felswelten erforschen kann. Wie viel Licht ein Teleskop einfangen kann, hängt von seiner Größe ab. Denken Sie an einen Eimer – je größer er ist, desto mehr Regenwasser kann er während eines Gewitters auffangen. Genauso funktioniert der Spiegel eines Teleskops – je größer er ist, desto mehr Licht fängt er auf.

Der Jubel der Crew im Kontrollraum bei der erfolgreichen Abkopplung des Teleskops von der Trägerrakete unterbrach meine Gedanken. Das letzte Bild der Übertragung des Starts von JWST war eine Nahaufnahme des in die Dunkelheit des Weltraums davondriftenden Teleskops. In der oberen Ecke des Bildes sah man auch seine Heimat, den blauen Planeten Erde. Ein ergreifender Anblick!

Es sollte Monate dauern, bis das JWST alle verbleibenden Hürden überwunden und sich dieses herrliche Bündel aus Spiegeln, Kabeln und Solarzellen entfaltet haben würde. Danach musste es sich langsam auf die eiskalten Temperaturen abkühlen, bei denen es seinen Betrieb aufnehmen konnte.

Erst als wir die ersten Daten untersuchten, war der Beweis erbracht, dass wir es gegen alle Widrigkeiten geschafft hatten. Dieses faszinierende Teleskop arbeitete einwandfrei und lieferte erste Einblicke in eine neue Art, unseren Weltraum zu sehen – und einen Vorgeschmack auf die verblüffenden Entdeckungen, die noch vor uns liegen.

Eines der beeindruckendsten ersten Bilder, die das JWST einfing, ist das des Carinanebels, der etwa 7000 Lichtjahre von uns entfernt ist. Diese stellare Kinderstube, in der Sterne und neue Planeten erst entstehen, sieht aus wie ein Kunstwerk, das von einem kosmischen Pinsel geschaffen wurde. Doch das JWST zeigte uns nicht nur die Geburt neuer Welten.

Einen Tag vor der ersten offiziellen Bildfreigabe im Juli 2022 präsentierte US-Präsident Joe Biden das JWST-Foto von einer Zeit, in der das Universum selbst noch in den Kinderschuhen steckte. In dem Deep-Field-JWST-Bild sind Tausende Galaxien zu erkennen, die wie glitzernde Punkte auf der schwarzen Leinwand des Alls verstreut sind. Es umfasst nur einen winzigen Bereich des Himmels, der von der Erde aus betrachtet etwa so groß ist wie ein Sandkorn. Dieses Licht brauchte mehr als 13 Milliarden Jahre, um zu uns zu gelangen, eine Botschaft aus einer Zeit, in der es die Erde noch längst nicht gab. Auf ihrer langen Reise zu unserem Teleskop wurden manche Lichtstrahlen gebeugt, wenn sie einen massiven Galaxienhaufen nahe passierten. Materie und Licht beeinflussen sich gegenseitig, deshalb krümmten sich manche dieser uralten Lichtstrahlen zu wunderschönen Bögen auf dieser Aufnahme: Sie machen den Einfluss der Relativitätstheorie auf Raum und Zeit sichtbar.

Der Blick auf diese alten Galaxien erfüllt mich mit Staunen – und Hoffnung. Sie zeigen Milliarden von Sternen und das antike Echo möglicher Welten. In diesem winzigen Abschnitt unseres Kosmos könnten sich unzählige Male Planeten gebildet haben. Aber es gibt keine Überlappung zwischen unserem Jetzt und dem Jetzt dort, dazu ist der Raum, der zwischen uns liegt, viel zu gigantisch. Obwohl manche Sterne – wie die auf der Deep-Field-Aufnahme – für uns in der Zeit verloren sind, bleiben uns unzählige näher liegende Sterne mit faszinierenden Welten, die sie umkreisen. Diese können wir jetzt erkunden.

Durch die Entwicklung neuer Beobachtungsmethoden können wir zum Beispiel auch das Licht von dunkleren Objekten, wie das von Planeten, mit dem großen JWST-Spiegel einfangen. Wir sind nun in der Lage, wissenschaftlich zu erforschen, was zuvor nur in unserer Vorstellung existierte. Diese Bilder sind auch ein ergreifendes Zeugnis dafür, was möglich ist, wenn Tausende Menschen aus allen Teilen der Welt zusammenarbeiten, um eine Vision Wirklichkeit werden zu lassen.

Ein anderes der ersten veröffentlichten Bilder zeigt einen detaillierten Blick auf einen heißen Riesenplaneten, WASP-96 b, der in dichte Gas- und Wolkenschichten gehüllt ist. Er umkreist seinen Stern zweimal pro Woche. Auch wenn es dort viel zu heiß für Leben ist, bewiesen die Aufnahmen, dass wir mit diesem Weltraumteleskop auch die Atmosphären anderer, kleinerer – erdgroßer – Planeten erkunden können. Dazu brauchen wir nur mehr Zeit. Orte, an denen es Leben geben könnte. Als Mitglied eines der Forschungsteams des JWST arbeite ich mit einer Gruppe kreativer Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler daran, diese möglichen Alien Earths an unserem kosmischen Horizont zu erforschen.

Leben auf einem anderen Planeten zu finden, würde unser Weltbild revolutionieren.

Wo sind sie denn alle?

Nehmen wir einfach einmal an, das Universum würde nur so wimmeln vor Leben. Dann stellt sich natürlich sofort die Frage: Wo sind sie denn alle? In meinem Einführungskurs in Astronomie »Von Schwarzen Löchern zu unentdeckten Welten« an der Cornell Universität fordere ich meine Studierenden auf, mögliche Erklärungen dafür zu finden, warum es bis heute keine glaubwürdigen Berichte über außerirdische Besucher gibt.

Auf die Diskussion über angebliche UFO-Sichtungen werde ich hier nicht eingehen, denn die vielen zweifelhaften Beobachtungen würden eine Antwort in Buchlänge erfordern, wie zum Beispiel in Carl Sagans fesselndem Buch Der Drache in meiner Garage oder Die Kunst der Wissenschaft, Unsinn zu entlarven, eine meiner Lieblingslektüren. Neben etlichen anderen aufschlussreichen Argumenten fragt Sagan, warum Außerirdische, die uns technologisch so weit überlegen sind, dass sie von Stern zu Stern reisen können, einen ganzen Menschen zu Studienzwecken entführen müssen. Selbst unsere – in diesem Vergleich weniger fortgeschrittene – Spezies Mensch hat Techniken entwickelt, DNA aus Haaren oder Speichelproben zu entnehmen. Wäre es nicht deutlich effektiver, solche Proben von ahnungslosen Menschen einzusammeln, statt sie einzeln in Raumschiffe zu beamen? Aber zurück zu unserer Eingangsfrage. Die meisten Theorien meiner Studierenden beinhalten entweder Weltuntergangsszenarien – außerirdische Zivilisationen haben sich selbst zerstört, bevor sie sich auf die Suche nach anderen machen konnten – oder eine endlose Leere – wir haben noch keine außerirdischen Lebenssignale entdeckt, weil wir das einzige Leben sind, das der Kosmos hervorgebracht hat.

Das Rätsel um die abwesenden Außerirdischen ist nicht neu. Enrico Fermi, der italienisch-amerikanische Physiker und Nobelpreisträger, stellte 1950 in einem Gespräch über die Möglichkeit außerirdischen Lebens die berühmte Frage: »Wo sind sie denn alle?« Wenn technisch hoch entwickelte Zivilisationen im Universum weitverbreitet sind, müssten sich nicht einige davon inzwischen so weit entwickelt haben, dass sie uns besucht oder zumindest Kontakt mit uns aufgenommen hätten?

Dieses Rätsel wurde als das Fermi-Paradox bekannt; der Widerspruch zwischen dem Fehlen jeglicher Beweise für hoch entwickeltes extraterrestrisches Leben und der hohen Wahrscheinlichkeit, dass solches Leben existiert. Diese Frage wurde damals von Fermi im dunklen Schatten der Entwicklung von Atomwaffen gestellt, die die Zivilisation auf unserem Planeten auslöschen könnten.

Wie finden wir heraus, wie häufig hoch entwickelte Zivilisationen in unserem immensen Universum sein könnten? Einen Denkansatz dazu schlug der amerikanische Astronom Frank Drake in den 1960er-Jahren vor. Drake war ein Pionier der Suche nach außerirdischer Intelligenz, kurz SETI genannt (Search for Extraterrestrial Intelligence), und entwickelte ein  systematisches Verfahren zur Bewertung der Erfolgsaussichten von SETI. Auf der Suche nach dem, was er »ein kaum hörbares Flüstern« nannte, hat er eine Reihe von Faktoren zu einem System zusammengefügt, das als Drake-Gleichung bekannt wurde.

Die sieben zusammenhängenden Faktoren beginnen mit gut abgesicherten Schätzungen der Häufigkeit der Entstehung von Sternen, fundierten Annahmen über die Wahrscheinlichkeit, welche davon von Planeten umkreist werden, und wie hoch der Anteil derer ist, die Leben beherbergen könnten. Dann beginnt der wilde, spekulative Teil: Wie wahrscheinlich ist die Entstehung von Leben überhaupt, wie hoch ist der Anteil an Lebensformen, die Intelligenz entwickeln können, und wie groß ist der noch geringere Prozentsatz derer, die interstellar kommunizieren könnten? Der letzte Faktor der Drake-Gleichung wirft eine Frage auf, die entweder grenzenlosen Enthusiasmus oder abgrundtiefen Pessimismus auslöst, wenn es um die Bewertung unserer Chancen auf Kontakt mit Außerirdischen geht: Wie lange kann eine hoch entwickelte Zivilisation überleben?

Aber sehen wir uns das Problem genauer an: In der immensen Weite des Weltraums liegen gigantische Distanzen zwischen den Sternen. Mir fällt es immer leichter, mir diese Weiten vorzustellen, wenn ich die Modelle auf ein alltägliches Maß verkleinere. Schrumpfen wir das Sonnensystem – von der Sonne bis zum äußersten Planeten Neptun – zum Beispiel auf die Größe eines Kekses mit einem Durchmesser von ungefähr fünf Zentimetern. Was denken Sie, wie weit der nächste Nachbarstern der Sonne entfernt wäre? Zwei Kekse? Fünf? Hundert? Die Strecke ist deutlich größer als das – es sind fast 9000 Kekse. Oder der nächste Stern ist, wenn wir beim Keks-Maßstab bleiben, ungefähr vier Fußballfelder weit weg.

Um die Entfernungen zwischen den Sternen im Kosmos erfassen zu können, braucht man größere Einheiten als Meilen oder Kilometer – oder Kekse. Mit einem Lichtjahr als kosmischer Messlatte ist es leichter, diese unvorstellbaren Weiten zu begreifen.

Licht ist mit einer sagenhaften Geschwindigkeit unterwegs: etwa 300000 Kilometer pro Sekunde, oder unglaubliche neuneinhalb Billionen Kilometer pro Jahr. Das Licht braucht nur etwas mehr als eine Sekunde von der Erde bis zum Mond, ungefähr 380000 Kilometer, und lediglich um die acht Minuten, um die Distanz zwischen Erde und Sonne zu überwinden. In diesen acht Minuten legt das Licht die relativ winzige kosmische Distanz von circa 150 Millionen Kilometern zurück. Der nächste Nachbarstern unserer Sonne ist Proxima Centauri, gigantische vierzig Billionen Kilometer weit weg. Selbst Licht braucht circa vier Jahre für eine so immense Strecke. Das heißt, die Maßeinheit eines Lichtjahres gibt uns also nicht nur die Entfernung an, sondern zeigt zugleich, wie lange das Licht auf seiner Reise unterwegs ist. Die Menschheit beginnt gerade, in unser Sonnensystem vorzudringen, doch hier sind die Entfernungen klein im Vergleich zu den Weiten, die Sterne voneinander trennen.

Unsere Galaxie hat einen Durchmesser von etwa 100000 Lichtjahren. Wenn eine Zivilisation über die technischen Mittel verfügen würde, mit nur zehn Prozent der Lichtgeschwindigkeit zu navigieren, könnte sie die Galaxie im Prinzip in etwa einer Million Jahre durchqueren.

Im Prinzip. Den größten Teil der Reisezeit wäre sie durch leeren Raum unterwegs: Selbst ein Flug zwischen unserer Sonne und ihrem nächsten stellaren Nachbarn würde Jahrzehnte dauern.

Der Großteil der Reise wäre aufgrund der Entfernung zwischen den Sternen unendlich langweilig. Und es wäre außerordentlich gefährlich, sich in einer so halsbrecherischen Geschwindigkeit fortzubewegen. Der Zusammenstoß mit einem noch so kleinen Körnchen interstellarer Materie könnte bei dieser Geschwindigkeit für das Raumschiff und all seine Passagiere zu einer Katastrophe führen.

Eine Million Jahre ist eine enorme Zeit verglichen mit der Lebensspanne eines Menschen, ja sogar mit der menschlichen Evolution, doch manche Sterne und ihre Planeten sind viel älter als unsere. Wenn ältere Zivilisationen existieren, könnte unsere Galaxie bereits deren Vorposten, Relikte oder Signale enthalten. Doch bislang sind wir noch auf nichts dergleichen gestoßen. (Bis jetzt sind wir von unserem Zuhause aber auch noch nicht besonders weit weggereist.) Hatten wir also bislang noch keine außerirdischen Besucher, weil die Distanzen zwischen den bewohnbaren Welten einfach zu enorm sind, um sie zurücklegen zu können?

Lassen wir die heutige Realität einmal beiseite und suchen wir nach Inspiration in Science-Fiction-Werken. Auch wenn ich unbedingt mit Überlichtgeschwindigkeit unterwegs sein möchte, wie das fiktive Raumschiff Enterprise des Science-Fiction-Franchise Star Trek, ist es, soweit wir wissen, auch in Zukunft unmöglich, Warp-Geschwindigkeit zu erreichen, da unser Universum den Gesetzen der Physik unterworfen ist: Lichtgeschwindigkeit ist eine Geschwindigkeitsbegrenzung, die wir nicht überschreiten können.

In einer anderen spannenden Science-Fiction-Vision, wie sie Luc Besson 2017 in seinem Film Valerian – Die Stadt der tausend Planeten entwirft, navigieren riesige Raumstationen mithilfe komplexer – aber möglicher – technischer Meisterleistungen durch den Kosmos. Das fiktive Raumschiff beherbergt eine Riesenmetropole, in der die Spezies unzähliger fremder Planeten zusammenleben und die Passagiere die Wunder des Alls miterleben.

Im Augenblick liegen solche Raumstationen, die die Galaxie durchqueren, noch außerhalb unserer Reichweite. Aber es gibt auch andere Wege, über die uns Außerirdische erreichen könnten, wenn sie nicht reisefreudig wären.

Die Hochgeschwindigkeit des Lichts bedeutet, dass auch Nachrichten per Funksignal so schnell unterwegs sein können. Häufig verwenden wir den Begriff »Licht« nur, um den begrenzten Bereich elektromagnetischer Strahlung zu beschreiben, den unsere Augen sehen können.

Stellen Sie sich vor, Sie haben ein Stück Glas in der Hand, ein Prisma, und halten es ins Sonnenlicht. Eine schillernde Palette an Farben tritt zutage, die von tiefen Rot- bis zu leuchtenden Violetttönen reicht: das Spektrum sichtbaren Lichts. Doch was wir sehen, ist nur ein kleiner Teil des kompletten Bereichs elektromagnetischer Strahlung, die weit über das menschliche Sehvermögen hinaus in das Infrarote und Ultraviolette, zu Radiowellen und Gammastrahlen reicht, all den unterschiedlichen Arten dieser grandiosen kosmischen Lichtkomposition.

Bei der Suche nach kommunizierenden Zivilisationen fahnden Astronomen nach Radiosignalen, die anders als natürliche Radiosignale astronomischer Objekte, wie zum Beispiel Galaxien, aussehen. Die Wissenschaft sucht nach einer Art kosmischem »Hallo«.

Doch solche interstellaren Grüße werden in den Weiten des Alls immer leiser. Jede Verdoppelung der Entfernung reduziert das Signal auf ein Viertel seiner vorherigen Lautstärke, sodass ab einer bestimmten Entfernung selbst der lauteste Schrei zu einem unhörbaren Flüstern würde – vorausgesetzt, jemand hört zu. Astronomen auf der Erde halten nach solchen Radiosignalen Ausschau, aber bislang haben sie noch keine entdeckt.

Bedeutet das nun, dass es tatsächlich kein weiteres Leben im All gibt?

Die große Stille

Riesige fliegende Raumstationen haben wir noch nicht gebaut, und physikalische Gesetze können wir auch nicht brechen, und so wirkt die tiefe Stille des Kosmos fast gespenstisch. Sie ließ Forschende (und meine Studierenden) vermuten, dass jedes Mal eine Katastrophe eintrat, selbst wenn es in der Vergangenheit irgendwo anders Leben gegeben hätte. Etwa ein kataklysmisches Ereignis, das die Zivilisationen zerstört, bevor sie interstellare Reisen unternehmen: ein großer Filter sozusagen, der eine Ausbreitung außerirdischer Intelligenz bislang verhindert hat.

Dieser große Filter könnte in unserer Vergangenheit liegen. Dass überhaupt Leben auf einem Planeten entsteht, könnte zum Beispiel fast unmöglich sein. Oder was, wenn zwar das Entstehen von Leben einfach ist, es aber fast nie das frühe Stadium von Einzellern überwindet?

Oder der kataklysmische Filter liegt in unserer eigenen Zukunft. Wie schwer ist es für eine Zivilisation, die eigene technische Entwicklung zu überleben? Dieselbe Technologie, die es ermöglicht, Satelliten zu bauen und Raumschiffe durch das Planetensystem zu schicken, könnte eine Zivilisation vor einer Reise zu den Sternen auch vollkommen zerstören. Atombomben und Klimawandel sind nur zwei von vielen Möglichkeiten, die zum Ende einer Zivilisation führen können. Ein höchst dunkler Gedanke. Das einzig Gute an diesem Szenario wäre, dass dann bestimmt extraterrestrische Zivilisationen für sich eine viel größere Gefahr darstellten als jemals für andere.

Aber kommen wir noch einmal zur Ausgangsfrage zurück und beleuchten sie genauer. Sie setzt voraus, dass jede andere Zivilisation uns überhaupt besuchen oder mit uns kommunizieren will! Lassen wir einmal die Frage beiseite, welche Atmosphäre und welche Umgebung potenzielle außerirdische Besucher zum Überleben bräuchten – wäre die Erde wirklich so ein faszinierendes Reiseziel?

Stellen Sie sich vor, Sie könnten einen von zwei Planeten besuchen: Der erste Planet ist 5000 Jahre jünger als die Erde, der zweite ist 5000 Jahre älter. Beide weisen ähnliche Anzeichen von Leben auf und sind ungefähr gleich weit von der Erde entfernt. Welchen würden Sie wählen?

Wann immer ich diese Frage stelle, entscheiden sich die meisten für den älteren, fortgeschritteneren Planeten. Nehmen wir jetzt einmal an, eine außerirdische Zivilisation steht vor der gleichen Wahl. So gesehen verliert unser wunderschöner Planet doch sehr an Attraktivität. Verstehen Sie mich nicht falsch, die Erde ist mein Lieblingsplanet, aber technisch gesehen fangen wir gerade erst an, interstellar interessant zu werden. Es waren zwar bereits zwölf Astronauten auf der Mondoberfläche, aber bislang haben Menschen noch nicht einmal unseren Nachbarplaneten, den Mars, besucht. Und von einer Reise zu den Sternen sind wir noch weit entfernt.

Hätten Sie die Wahl, wäre derzeit tatsächlich die Erde der Planet, den Sie besuchen wollten? Im optimistischen Fall, in dem es im Kosmos von belebten Welten nur so wimmelt, sitzen wir – noch – nicht mit am Tisch der Erwachsenen.

Wenn wir die automatische Grundannahme kritisch hinterfragen, dass uns jeder sofort eine Botschaft schicken würde, der dazu in der Lage wäre, dann wirkt die große Stille auf einmal nicht mehr ganz so gespenstisch.

Mit Quallen sprechen

Welche Nachricht würden wir senden, sollten wir eine andere Zivilisation entdecken, mit der wir kommunizieren könnten? Welche Fragen würden wir stellen? Und wie würden wir kommunizieren? Es ist unwahrscheinlich, dass andere Lebensformen Deutsch, Englisch, Chinesisch, Spanisch oder sonst eine von den Tausenden Sprachen verstehen, die auf unserem wunderschönen Planeten gesprochen werden.

Als Experiment dazu habe ich versucht, mit einer Qualle zu kommunizieren. Die Ergebnisse waren nicht vielversprechend. Und dabei befand sich die Qualle direkt vor mir. Ich konnte sie sehen, hören, und ich hätte sie anfassen können (was ich unterlassen habe). Trotzdem hatte ich keinen Erfolg, ihre Sprache zu lernen.

Natürlich bin ich auch keine Expertin für den Informationsaustausch zwischen unterschiedlichen Spezies. Es gibt weltweit viele Forschende, die sich der Kommunikation unter anderem von Delfinen, Walen, Schimpansen und Hunden widmen. Ihnen gelingt es vielleicht besser, sich mit einer Qualle zu verständigen.

Aber mein Experiment zeigte mir, dass wir nicht nur Laute brauchen, sondern auch das Verhalten anderer Lebewesen beobachten müssen und dass wir visuelle Hinweise mit unserer Interpretation der Geräusche kombinieren müssen, um andere Spezies zu verstehen. Das ist schon eine gigantische Herausforderung bei einer Qualle. Stellen Sie sich nun vor, um wie viel schwerer es sein würde, sich mit einer Zivilisation zu verständigen, die sich nicht auf der Erde entwickelt hat und die wir noch nicht einmal sehen können.

Wahrscheinlich wäre es auch umgekehrt sehr kompliziert: Der Versuch einer hoch entwickelten interstellaren Zivilisation, sich mit einer weniger entwickelten zu unterhalten, wäre wahrscheinlich ähnlich, als würden Menschen das mit einer Ameisenkolonie versuchen. Deren Bewegungen sind dynamisch und zielgerichtet, aber Kommunikation bleibt bis jetzt außerhalb unserer Reichweite.

Aber trotzdem sollte es bei der Kommunikation im All Gemeinsamkeiten geben. Um andere Zivilisationen aufzuspüren und Nachrichten über kosmische Distanzen hinweg senden zu können, muss man das Universum verstehen. Und obwohl es in der Menschheitsgeschichte zahlreiche Versuche dazu gab – vom Lesen aus dem Kaffeesatz bis hin zum willkürlichen Raten –, funktioniert nur ein Weg, um herauszufinden, wie sich Planeten bewegen, wie die Raumfahrt gelingt und Funksignale sich ausbreiten: die wissenschaftliche Methode.

Die wissenschaftliche Methode ist schonungslos in dem Sinne, als sie sich nicht danach richtet, was man zu finden hofft. Aber das ist auch ihre größte Stärke: Daten müssen Ideen bestätigen, und neue Einsichten formen neue Theorien und verdrängen überholte Annahmen.

Um das Universum zu verstehen, um neue Planeten zu entdecken und Botschaften zu versenden oder zu empfangen, müsste jede Spezies der wissenschaftlichen Methode folgen; ganz zu schweigen von der Erfindung einer sicheren Raumfahrt, um dorthin zu reisen.

Also hätten interstellare Zivilisationen im All vielleicht doch mehr gemeinsam, als man anfänglich denkt.

Bananen, Außerirdische und Drachen

Am Anfang einer meiner Vorlesungen »Von Schwarzen Löchern zu unentdeckten Welten« an der Cornell Universität stellte ein Studierender die Frage, ob jemand schon Aliens entdeckt habe.

Die Frage ist wichtig, weil es darum geht, wie man spektakuläre Nachrichten selbst einschätzen kann. Ich fand eine Banane in meinem Rucksack, hielt sie hoch und fragte meine Studierenden: »Könnte diese Banane ein Außerirdischer sein?« Um keine falschen Schlüsse aufkommen zu lassen: Ich glaube nicht, dass Bananen Außerirdische sind. Aber wenn jemand uns etwas als außerirdisch vorstellt, wie können wir herausfinden, ob das wahr ist oder nicht?

Um Leben im All zu finden, müssen wir bis an die Grenzen des technisch Möglichen gehen und kleinste Signale entdecken. An den äußersten Regionen unseres Wissens geht es darum, dass wir die richtigen Fragen stellen und unsere eigenen unbewussten Voreinstellungen, die sogenannten Bias, überwinden.

Unser Gehirn hat sich so entwickelt, dass es Muster erkennt. Das ist eine grandiose evolutionäre Leistung für eine Art, die einst als Beute gejagt wurde! Wenn unsere Vorfahren hungrige, in hohem Gras versteckte Löwen entdeckten, bevor diese sich an sie heranschlichen, überlebten sie. Wenn das zu dem einen oder anderen Fehlalarm führte und etwas Energie durch eine unnötige Flucht verschwendet wurde, so war das trotzdem noch besser, als von einem jagenden Löwen überrascht zu werden. Also lernten unsere Vorfahren, die Anwesenheit von Raubtieren anhand kleinster Veränderungen in der Umgebung zu erkennen – Gras, das abgeknickt wird, eine plötzliche unheimliche Stille oder minimale Bewegungen im Busch. Viele winzige Signale zusammen konnten vor der Gefahr warnen.

Diese Fähigkeit, Muster zu erkennen, ist noch immer von Nutzen, aber sie kann auch dazu führen, dass wir etwas zu sehen glauben, was in Wirklichkeit gar nicht da ist.

Nehmen wir zum Beispiel den Fall, als viele Menschen auf alten NASA-Bildern von einer Felsformation in der Cydonia-Region auf dem Mars ein menschliches Gesicht zu erkennen glaubten.

Dies führte zu langen Diskussionen darüber, ob uns Außerirdische eine in Stein geschriebene Botschaft in der Marslandschaft hinterlassen haben.

Aber sehen wir uns diese Idee einmal genauer an. Ganz generell: Ist es nicht verwunderlich, dass so viele Menschen ein menschliches Gesicht zu erkennen glaubten und nicht etwa das Gesicht eines Hundes oder eines Pandas? Natürlich wäre das nicht ausgeschlossen, aber es stellt sich die Frage, ob der Wunschgedanke, dass uns die Aliens ähnlich sind, nicht bei der Mustererkennung mitgeholfen hat.

Später zeigten deutlichere Fotos, dass die Cydonia-Felsen nur bei schlechter Auflösung und einem bestimmten Lichteinfallswinkel für etwas gehalten werden konnten, das einem Gesicht ähnelt. Aber diese Geschichte zeigt, dass unsere Fähigkeit zur Mustererkennung auch in die Irre führen kann: Nämlich, dass sie dann, wenn wir keine eindeutigen Daten haben und die Interpretation von einem unbewussten Wunsch geleitet wird, die Antwort gibt, die wir erhoffen. Ein Vorteil der wissenschaftlichen Methode – oder ein Nachteil, je nachdem, wen man fragt – ist, dass sie uns zwingt zu akzeptieren, was die Daten zeigen. Ganz egal, ob es unseren Erwartungen entspricht oder nicht.

Der britische Biologe Thomas Henry Huxley nannte das im 19. Jahrhundert »die große Tragödie der Wissenschaft«, »die Erledigung einer wunderschönen Hypothese durch eine hässliche Tatsache2«.

Die richtigen Fragen zu stellen hilft uns, Antworten zu finden. Kommen wir zum Beispiel meiner Banane zurück. Woher kommt sie? Besitzt sie eine Ähnlichkeit mit anderen Dingen, die uns vertraut sind? Hat sie chemische oder genetische Eigenschaften, die gleich oder ganz anders sind als bei Objekten, die wir von der Erde kennen?

In unserem Beispiel wissen wir aus Jahrhunderten landwirtschaftlicher Erfahrung, wo Bananen gedeihen, dass sie seit Langem auf der Erde wachsen und wie sie sich auf unserem Planeten entwickelt haben. Wir können also recht sicher davon ausgehen, dass Bananen keine Außerirdischen sind. Mit demselben Argumentationsverfahren können wir schließen, dass weder Sie noch ich noch Ihre Kaffeetasse Aliens sind.

Machen wir das Gedankenexperiment etwas komplexer und gehen es ein wenig anders an: In meinem Kurs »Von Schwarzen Löchern zu unentdeckten Welten« biete ich meinen Studierenden auch an, einen Drachen zu kaufen. Das wäre doch eine gute Investition, denn wer würde nicht gern einen Drachen besitzen?

Am Anfang melden sich viele Interessenten. Bis jemand nach dem Preis fragt. Ich verlange 50000 Dollar. Danach kommen die ersten Fragen: Können die Studierenden ihn zuvor anschauen? Die Antwort lautet Nein, denn mein Drache ist unsichtbar. Können sie ihn anfassen? Die Antwort lautet ebenfalls Nein. Können sie ihn brüllen oder Feuer speien hören? Nein, denn diese spezielle Drachenart macht keine Geräusche und speit auch kein Feuer. Wenn ich danach wieder nach Angeboten frage, ist der anfängliche Enthusiasmus der Interessenten verflogen.

Leider habe ich keinen Drachen zu verkaufen, aber das Beispiel bringt meine Studierenden dazu, die wissenschaftliche Methode anzuwenden, die ihnen davor sehr kompliziert erschien. Sie entwickelten selbst Tests, um herauszufinden, ob der Drache wirklich existiert. Wenn alle Tests negativ ausfallen, gibt es keinen Drachen, oder man kann nicht beweisen, ob es einen Drachen gibt oder nicht. Niemand sollte mir 50000 Dollar für einen Drachen zahlen, den man nicht sehen, hören und anfassen kann. Die wissenschaftliche Methode hat mit diesem Beispiel still und leise das Denken meiner Studierenden übernommen.

Sie haben bestimmt auch automatisch bei Ihrer Kaufentscheidung für oder gegen den Drachen die wissenschaftliche Methode angewandt. Überraschenderweise wenden wir diese aber nicht immer an.

Sagen wir, jemand verspricht, Ihnen den Beweis für extraterrestrisches Leben vorzulegen, bahnbrechend, wenn es stimmt. Setzen wir wieder einen Preis von 50000 Dollar an, um diese Behauptung unter die Lupe zu nehmen; auch das wäre ein Schnäppchen, würde es sich als wahr erweisen. Wenn ich meine Studierenden frage, welcher Beweis sie überzeugen würde, wird wieder heftig diskutiert. Was, wenn man auch hier den Beweis weder selbst sehen noch ertasten noch hören kann? Was, wenn der Beweis nichts weiter ist als ein heller Fleck auf einem Foto? Ist extraterrestrisches Leben dafür wirklich die einzig mögliche Erklärung?

Noch dazu sollte man besonders aufpassen, wenn eine Entdeckung fast zu verlockend ist, also zum Beispiel der erste Beweis für außerirdisches Leben, mit dem jemand in die Geschichte eingehen könnte.

Doch genau hier entlarvt die wissenschaftliche Methode Scharlatane: Wenn nur eine einzige Person etwas behauptet, sollte man Fragen stellen. Andere Wissenschaftler sollten in der Lage sein, das Ergebnis und die Beobachtungen unabhängig zu bestätigen.

Bislang haben wir – leider! – noch bei keiner anfänglichen Alien-Sichtung oder Entdeckung Beweise gefunden, die einer weiteren Untersuchung standgehalten hätten.

»Außergewöhnliche Behauptungen erfordern außergewöhnlich starke Beweise3«, schrieb Carl Sagan. Jeder Beweis für außerirdisches Leben muss einer intensiven Prüfung standhalten, weil ein Zeichen des Endes unserer kosmischen Einsamkeit wirklich außergewöhnlich wäre.

Wie stellen wir die richtigen Fragen? Ein Problem kann man nur lösen, wenn man es beschreiben kann. Und dafür muss man die richtige Sprache finden. Die Sprache, die die Geheimnisse des Kosmos enthüllt, ist die Mathematik. Der Vorteil dieser Sprache ist, dass sie in der Wissenschaft überall gesprochen wird. Hat man sie einmal gelernt, kann man sich mit Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern weltweit in dieser Sprache austauschen, und es entsteht ein international verknüpftes Gedanken-Netzwerk.

Mit dieser Sprache »male« ich imaginäre Welten auf meinem Computer als komplexe digitale Programme. Der Laptop ist meine Leinwand, die die Umgebung neuer Planeten um andere Sterne aus Zahlenreihen erschafft. Mein Computerprogramm enthüllt die möglichen Eigenschaften dieser Welten, wie die Temperatur und die Zusammensetzung der Atmosphäre.

Könnten diese neuen Welten Leben hervorbringen? Und wenn ja, wie finden wir es?

Auf der Erde hat die Biosphäre unseren Planeten verändert: Vor etwa zwei Milliarden Jahren beispielsweise produzierten Organismen so viel Sauerstoff, dass er sich in der Atmosphäre ansammelte, was ihre chemische Zusammensetzung umgestaltete (dazu kommen wir später genauer). Und vor etwa 500 Millionen Jahren begannen Pflanzen, die Kontinente zu überziehen und färbten sie grün.

Auch auf anderen erdähnlichen Planeten sollte Leben Spuren hinterlassen. (Wenn Biosphären keine Spuren hinterlassen würden, könnten wir nur auf interstellare Botschaft hoffen.) Solche Veränderungen eines Planeten ermöglichen es uns, Leben im All aufzuspüren. Große Weltraumteleskope wie das JWST bieten uns zum ersten Mal die Chance, solche Lebensspuren auch ohne interstellare Raumschiffe zu entdecken.

Um herauszufinden, ob eine Raumsonde Anzeichen von Leben auf einer bewohnten Welt entdecken kann – ohne sich auf Botschaften von dort zu stützen –, schauen wir uns die Erde vom All her gesehen einmal genauer an. Carl Sagan benutzte zum Aufspüren von Lebensspuren auf der Erde die Raumsonde Galileo, die zum Jupiter unterwegs war.

Galileo war die erste Mission, die den Jupiter umkreiste und Geheimnisse des riesigen Gasplaneten und seiner Monde enthüllte, bevor sie 2003 in Jupiters Atmosphäre verglühte. Ein Jahr nach dem Start der Mission, 1989, versuchte Sagan herauszufinden, ob wir in der Lage sind, Leben zu entdecken. Er nutzte dazu einen Vorbeiflug an der Erde, der der Sonde Schwung für ihre Reise gab.

Galileo untersuchte unseren Planeten wie eine unbekannte Welt. Diese Aufnahmen entschlüsselten, wie die Spuren von Leben auf der Erde vom Weltraum aus aussehen. Es war ein erster Test, um uns auf die Zukunft vorzubereiten, in der ein Teleskop in der Lage sein würde, das Licht eines ähnlichen Exoplaneten aufzufangen.

Vom Weltraum aus gesehen erkennt man auf der Erde eine Kombination von Gasen, die sich nur durch die Existenz von Leben wissenschaftlich erklären lassen. Auch wenn die Entdeckung von Gasen vielleicht nicht dieselbe Wirkung hat wie eine Botschaft von den Sternen, die uns mit einem Hallo, Erdlinge – oder dem Äquivalent in einer Quallen-Sprache – begrüßt, bietet sie uns die Chance, nach fremden Lebensformen im Kosmos zu suchen, unabhängig davon, ob sie mit uns kommunizieren wollen oder nicht.

Die Golden Records: Flaschenpost

Im Jahr 1977, als Voyager 1 und Voyager 2 gestartet wurden, um die äußeren Planeten unseres Sonnensystems zu erforschen, befestigte die NASA eine Botschaft der Menschheit an den beiden Raumsonden: die Golden Record (die Goldene Schallplatte). Mit den eingravierten Worten »To the makers of music – all worlds, all times« (»Für Musiker – aller Welten, aller Zeiten«) handelt es sich um eine Zeitkapsel des Lebens auf der Erde.

Die Voyager-Sonden wurden aus unserem Sonnensystem geschleudert, nachdem sie ihre erste Mission, unsere Gasgiganten zu erforschen, beendet hatten. Mit dem bisschen Energie, das ihnen noch bleibt, analysieren sie den interstellaren Raum und liefern der Wissenschaft erste Erkenntnisse darüber, was passiert, wenn der Einfluss unserer Sonne nachlässt.

Carl Sagan leitete das Team, das die interstellare Botschaft der beiden Voyager-Sonden zusammenstellte, eine tontechnische Feier unserer technischen und künstlerischen Errungenschaften. Ann Druyan, die als Creative Director fungierte, wurde später zu einer mit dem Peabody- und dem Emmy-Award ausgezeichneten Autorin, Regisseurin und Produzentin und außerdem Carl Sagans Ehefrau und Mitarbeiterin.

Die Golden Record erzählt die Geschichte unseres Planeten in Bild und Ton gefasst: 115 Bilder zeigen Momente im Leben auf der Erde, und neunzig Minuten teilen Musik aus unterschiedlichen Kulturen und Epochen; Naturgeräusche wie die Brandung des Meeres, Donner und Wind; der Gesang von Walen und Vögeln; menschliche Stimmen und Lachen; und gesprochene Grüße in 55 Sprachen, darunter das »Hallo von den Kindern des Planeten Erde« (siehe die Golden-Record-Playlist am Ende des Buches).

Warum eine Platte? Weil man jemandem, der noch nie so etwas gesehen hat, in einfachen Bildern erklären kann, wie man eine Platte abspielt. Beide Voyager-Sonden bringen auch eine Plattenspieler-Nadel mit, um einer anderen Zivilisation das Bauen eines eigenen Plattenspielers zu erleichtern. Auf der Hülle der Platte befindet sich eine Anleitung für die Empfänger, dass man die Nadel auf den äußeren Rand der Schallplatte setzen muss, um sie abzuspielen.

Die Golden Record soll mit einer Geschwindigkeit von 3,6