Wie baut man einen bewohnbaren Planeten? Interview mit Charles Langmuir

【Autor】Xu Yigang

【Übersetzung】Zhao Siyu, Yang Yang

Die Erde ist der einzige bekannte bewohnbare Planet im Sonnensystem. Die Erforschung der Entwicklung der einzigartigen Bewohnbarkeit der Erde war schon immer ein Grenzgebiet der Geowissenschaften und ist heute einer der Schwerpunkte der Erforschung des Weltraums. Welche Schlüsselfaktoren bestimmen die Entstehung bewohnbarer Planeten? Wie beeinflussen Prozesse auf der festen Erde die Entstehung des Lebens und die Regulierung der Oberflächenumwelt? Ist die Forschung zur Bewohnbarkeit der Erde eng mit den vielen Herausforderungen verbunden, vor denen die Menschheit derzeit steht? Diese Fragen haben in der wissenschaftlichen Gemeinschaft und der Öffentlichkeit großes Interesse geweckt. National Science Review interviewte Professor Charles H. Langmuir, einen renommierten Geochemiker der Harvard University in den USA, der systematische Forschungen zu vielen Aspekten der geochemischen Zyklen der Plattentektonik durchgeführt hat, darunter Mittelozeanische Rücken, konvergente Plattenränder und vulkanische Aktivitäten innerhalb der Platten. Das Buch „How to Build a Habitable Planet“ von Professor Langmuir wurde von der Association of American Publishers zum besten Geowissenschaftsbuch des Jahres 2012 gekürt.

Bedeutung und Geschichte der Forschung zur Bewohnbarkeit der Erde

NSR : Vor einigen Jahren waren Sie gemeinsam mit Wally Block Autor des Buches „How to Build a Habitable Planet“, das einen tiefgreifenden Einfluss auf die Geowissenschaftsgemeinde und die Öffentlichkeit hatte. Können Sie uns etwas über die ursprüngliche Absicht und den Entstehungsprozess dieses Buches erzählen?

LANGMUIR : Wally veröffentlichte das Buch erstmals im Jahr 1984. Es ist ein kurzes Buch mit nur sieben Kapiteln, aber es erzählt eine großartige Geschichte vom Urknall bis zur Ära der Menschheit. Später übertrug mir Wally die Aufgabe, diesen Kurs zu unterrichten, während ich zu dieser Zeit an der Columbia University lehrte. Mir gefällt dieses Buch sehr gut, aber ich bin zu dem Schluss gekommen, dass der Kurs mehr über die Festkörper-Erdwissenschaften erfahren muss und dass einige Inhalte des Originalbuchs etwas veraltet sind.

Zuerst dachte ich, dass diese Arbeit nur ein kleines Projekt sein würde, aber als ich anfing, daran zu arbeiten, merkte ich schnell, dass viel fehlte. Neben der mangelnden Berichterstattung über die Festkörperwissenschaften der Erde fehlt es in dem Buch auch an Diskussionen zur Geobiologie und Erdgeschichte – und das aufstrebende Gebiet der Exoplanetenforschung wird nicht berücksichtigt. So entwickelte sich aus diesem „kleinen Projekt“ eine intensive, zehnjährige Arbeit, in deren Verlauf ich mich in viele mir bisher unbekannte Bereiche wie etwa die Entstehung des Lebens und die Geschichte der Erde einarbeiten musste. Dies bot mir jedoch auch eine seltene Gelegenheit, das gesamte Universum aus einer Makroperspektive zu betrachten und die Erde und die Menschen in diesen riesigen Kontext einzuordnen. „Mir wurde klar, dass es ein sich abzeichnendes Thema in Bezug auf die Planetenentwicklung gab, dass es sich dabei um einen universellen Prozess handelte, und ich begann, nach grundlegenden Prinzipien zu suchen, die über die spezifischen Einzelheiten dessen, was auf der Erde geschah, hinaus universell waren.

NSR : Warum ist die Forschung zur Bewohnbarkeit der Erde so wichtig? Ist es relevant für die Herausforderungen, vor denen die Menschheit derzeit steht, wie etwa die globale Erwärmung?

Langmuir : Es ist mittlerweile allgemein anerkannt, dass die globale Erwärmung ein zentrales Problem ist, mit dem wir konfrontiert sind, und dass wir Maßnahmen ergreifen müssen, um es anzugehen, da es sonst negative Auswirkungen auf unseren Lebenskomfort und unser wirtschaftliches Wohlergehen haben wird. Aus dieser Perspektive scheint die Bekämpfung der globalen Erwärmung eher eine Aufgabe für Ökonomen und Ingenieure zu sein: Wie viel sollten wir investieren, um die globale Erwärmung einzudämmen? Welche Engineering-Lösung ist am kostengünstigsten? Daher suchen wir nach Lösungen wie erneuerbaren Energien, Elektrofahrzeugen und dem Wiederaufbau des Stromnetzes. Gleichzeitig hoffen die Menschen, das Problem ohne Opfer lösen zu können und eine Win-Win-Strategie zu verfolgen, die die Umwelt schützt, ohne das Wirtschaftswachstum zu beeinträchtigen.

Doch im Laufe des Schreibens dieses Buches entwickelte sich bei mir allmählich eine völlig andere Ansicht. Stellen wir eine hypothetische Frage: „Wenn wir das Problem der CO2-Emissionen morgen lösen könnten, wären dann alle unsere Probleme gelöst?“ Die Antwort ist natürlich nein. Das heiklere Problem sind die allgemeineren und weitverbreiteten Prozesse der Planetenzerstörung. Wir verbrauchen übermäßig viel Grundwasser, erodieren Böden und zerstören anderes Leben auf der Erde im gleichen Ausmaß und mit der gleichen Geschwindigkeit wie frühere Massenaussterben. Während unsere Bevölkerung und Wirtschaft wachsen, holzen wir weiterhin Wälder ab, bauen neue Städte und steigern unseren Fleischkonsum. Dadurch sterben unweigerlich zahlreiche andere Pflanzen und Tiere und die Erdsysteme werden geschädigt, von denen wir und alle anderen Lebewesen abhängen. Selbst wenn die CO2-Emissionen auf Null reduziert würden, würde das Wirtschaftswachstum in der heutigen Welt immer noch zu einer weiteren Zerstörung des Planeten führen.

Ich bin daher der Meinung, dass wir einen „Planetary Damage Index“ entwickeln müssen, der ebenso gründlich und häufig gemeldet wird wie das BIP. Der atmosphärische Wandel ist nur ein Teil der Gleichung; Weitere Faktoren sind der Verlust der Artenvielfalt, Bodenerosion, Grundwassererschöpfung, Lebensraumzerstörung, Versauerung der Meere und Bevölkerungsprobleme. Schon beim kurzen Nachdenken wird klar, dass jeder Bestandteil dieses zerstörerischen Indexes weiter ansteigt, selbst wenn wir die Treibhausgasemissionen deutlich senken.

Diese Sichtweise mag zwar eher pessimistisch klingen, doch langfristig betrachtet gibt es auch positive Aspekte in der Geschichte und Entwicklung der Erde. Die Erde begann als unfruchtbarer Fels, der lange Perioden der Ruhe durchlief, gefolgt von radikalen Veränderungen, während sich der Planet in Richtung seines neuen funktionalen Zustands entwickelte. Beispielsweise könnte der anfängliche leblose Zustand der Erde Hunderte Millionen Jahre gedauert haben. Das früheste Leben bestand aus winzigen prokaryotischen Zellen im Urmeer, als es in der Atmosphäre keinen Sauerstoff gab; dieser Zustand hielt etwa eine Milliarde Jahre an. Die Entwicklung der Photosynthese versorgte die Erde mit Sauerstoff. Sauerstoff war für frühe Organismen jedoch giftig, sodass es etwa eine weitere Milliarde Jahre dauerte, bis sich das Leben an den Sauerstoff gewöhnte und ihn nutzen konnte, um mehr Energie aus der Nahrung zu gewinnen. Dieser Energieanstieg führte zur Entstehung komplexerer einzelliger Organismen – eukaryotischer Zellen wie Amöben und Pantoffeltierchen. Schließlich oxidierte die Erdoberfläche, der Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre stieg an und für mehrzelliges Leben begann ein Evolutionsprozess, der Hunderte Millionen Jahre dauerte – einschließlich der Invasion des Landes und der Evolution von Wirbeltieren und Bäumen. Betrachtet man diese Phasen aus einer Systemperspektive, statt sich auf spezifische Einzelheiten zu konzentrieren, so beinhaltet jede Phase eine Verbesserung des Energiezugangs und eine Ausweitung des Beziehungsumfangs.

Aus diesem systemischen Kontext betrachtet ist die menschliche Zivilisation die nächste Stufe der planetaren Evolution. Wir haben eine Revolution in der Energiegewinnung erlebt, die uns nicht nur die Herrschaft über alles Leben verschafft hat, sondern auch ein überexponentielles Bevölkerungswachstum ermöglicht und ein globales Netzwerk geschaffen hat, das die gesamte Menschheit durch Sprache, Buchdruck und verschiedene Formen elektronischer Kommunikation augenblicklich miteinander verbindet. Es wurde viel darüber diskutiert, ob wir bereits im „Anthropozän“ angekommen sind – einer sehr kleinen Grenze in der geologischen Zeit. Wir argumentieren in dem Buch, dass wir uns möglicherweise am Beginn des anthropologischen Zeitalters befinden, einer Ära des Wandels, der in seiner Auswirkung auf die Funktionsweise des Planeten bedeutender sein könnte als jede größere Veränderung in der Vergangenheit. Wir haben die Fähigkeit, in die Vergangenheit zu blicken, die Zukunft vorherzusehen und Größenordnungen vom Subatomaren bis zum Kosmischen zu begreifen. Wir sind auch zu einer gezielten biologischen Evolution fähig, was unglaublich ist. Die Evolution hängt nicht mehr ausschließlich von zufälligen Veränderungen der DNA ab. Dies sind die größten Veränderungen in der Funktionsweise der Planeten seit 4,5 Milliarden Jahren, und sie geschehen in einem erstaunlichen Tempo.

NSR : Wie ist die Bewohnbarkeit der Erde aus planetarischer Perspektive zu betrachten?

Langmuir : Wenn wir die Entwicklung der Planeten über Milliarden von Jahren betrachten, sehen wir, dass ihre Entwicklungspfade keineswegs unvermeidlich sind. Auf den meisten Planeten ist möglicherweise überhaupt kein Leben möglich, und selbst wenn sich auf einigen Leben entwickelt, könnte es für immer im Einzellerstadium verbleiben. Beispielsweise könnte es auf der Venus einst frühes Leben gegeben haben, doch ihre Nähe zur Sonne führte zu einem unkontrollierten Treibhauseffekt. Auch auf dem Mars könnte es in der Vergangenheit Leben gegeben haben und in seinen unterirdischen Spalten könnte es sogar noch Leben geben. Aufgrund seiner geringen Größe und Entfernung von der Sonne wäre es dort jedoch schwierig, dass sich dort nachhaltiges Leben entwickeln könnte. Auf anderen Planeten kam es möglicherweise nicht zu einer Sauerstoffrevolution, oder ihre Sauerstoffrevolution endete aufgrund externer Faktoren wie großer Meteoriteneinschläge oder Meteoritenvorbeiflüge. So wie ein weiblicher Lachs Tausende von Eiern legt, von denen nur eine winzige Zahl das Erwachsenenalter erreicht, ist jede Entwicklungsphase mit Herausforderungen und Gefahren verbunden. Das Universum könnte auch so sein. Obwohl sie unzählige Planeten hervorbringt, können nur wenige den umfassenden Evolutionsprozess durchlaufen, den die Erde durchlaufen hat.

Aus dieser Perspektive ist auch die menschliche Zivilisation gefährdet. Wir befinden uns im Prozess der Zerstörung des Planeten und es gibt keine Garantie dafür, dass die bestehende Zivilisation überleben wird. Alle Zivilisationen der Geschichte haben Zusammenbrüche erlebt, auch wenn diese auf bestimmte Regionen beschränkt blieben. In der heutigen globalisierten Welt wird der Zusammenbruch jeder Zivilisation jedoch globale Folgen haben.

Die globale Erwärmung ist nur ein Teil dieses Themenspektrums, und selbst in diesem Zusammenhang sind unsere Überlegungen oft egoistisch: „Welche Auswirkungen wird sie auf mein Leben haben?“ Welche Auswirkungen wird es auf das Wirtschaftswachstum haben? Welche Bedrohung stellt es für meinen Lebensraum dar? Wir müssen als Beschützer und Erhalter des Planeten leben, nicht nur als Ausbeuter, und dies erfordert grundlegende Änderungen in unserem individuellen und gesellschaftlichen Verhalten.

Die Erforschung der Geschichte und Entwicklung der Erde kann uns dazu inspirieren, diese globalen und persönlichen Fragen zu stellen. Sie hilft uns, unsere Ursprünge zu verstehen und Dankbarkeit für die Erde und das Universum zu empfinden, die uns Leben schenken und für all unsere Bedürfnisse sorgen. Wenn wir Dankbarkeit empfinden, kann sich in uns ein Verantwortungsbewusstsein entwickeln, und wenn uns dies wirklich gelingt, kann sich unsere Beziehung zum Planetensystem grundlegend ändern. Warum ist es also wichtig, die Geschichte und Entwicklung der Erde zu studieren? Weil es uns einen umfassenden Kontext und eine Perspektive bietet, die eng mit dem Sinn und Zweck der menschlichen Existenz verbunden sind.

Schlüsselfaktoren, die die Bewohnbarkeit der Erde beeinflussen

NSR : Wenn wir die Frage der Bewohnbarkeit aus einer Makroperspektive betrachten und die Erde als unser Forschungsobjekt nehmen, stellen wir fest, dass viele spezifische Faktoren zusammen zur Bewohnbarkeit der Erde beitragen. Welche Bedingungen sind für die Entstehung eines bewohnbaren Planeten erforderlich und wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit, dass diese Bedingungen im Universum vorherrschen?

Langmuir : Eine grundlegende Voraussetzung für Bewohnbarkeit ist die Klimastabilität, die von der Konzentration flüchtiger Stoffe auf dem Planeten abhängt, insbesondere von Kohlendioxid und Sauerstoff. Drei dieser Elemente (C, H und O) machen außerdem mehr als 90 % der Masse lebender Organismen aus. Mit Ausnahme von Helium, das nicht an der Reaktion teilnimmt, sind diese drei Elemente (C, H, O) die häufigsten Elemente in der Milchstraße. Daher ist das Universum mit den Molekülen gefüllt, die für die Aufrechterhaltung eines stabilen Klimas und die Erhaltung des Lebens erforderlich sind. Auf Gesteinsplaneten wie der Erde reichern sich flüchtige Stoffe jedoch nicht effizient an, sodass ihre Gesamtmenge auf der Erde im Vergleich zu anderen Elementen gering ist. Glücklicherweise können sie sich in tiefem Magma auflösen und an die Oberfläche gelangen, was zu einer Anreicherung dieser flüchtigen Stoffe an der Oberfläche des Planeten führt. Es gibt jedoch noch immer viele Faktoren, die für die enormen Unterschiede im Gehalt an flüchtigen Bestandteilen zwischen terrestrischen Planeten verantwortlich sein könnten.

Wie wichtig ist es, die Konzentration flüchtiger Stoffe in der Atmosphäre genau einzuhalten? Die Wassermenge auf der Erdoberfläche reicht gerade aus, um die Ozeanbecken zu füllen, und das Nebeneinander von Ozeanen und Kontinenten bildet die Grundlage für eine langfristige Klimastabilität. War dies ein glücklicher Zufall oder das Ergebnis eines Rückkopplungsmechanismus, den wir noch nicht verstehen? Würde ein Planet mit mehr Wasser zu einer „Wasserwelt“ werden? Kann eine solche Welt noch ein stabiles Klima und Leben aufrechterhalten? Die genaue Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre ist entscheidend für die Temperatur des Planeten. Wir wissen bereits, dass Veränderungen der CO2-Konzentration in der Atmosphäre Auswirkungen auf das Klima haben. Was aber wäre, wenn ein Planet zehnmal weniger oder zehnmal mehr CO2 hätte?

Der Sauerstoffreichtum ist für die heutigen Ökosysteme der Erde von zentraler Bedeutung und blieb über Hunderte von Millionen Jahren hinweg in einem engen Rahmen. Welche Rückkopplungsmechanismen steuern die Sauerstoffkonzentration in der Atmosphäre? Wie haben diese Mechanismen im Laufe der Planetengeschichte gewirkt? Welche Veränderungen wird es auf verschiedenen Planeten geben? Ein wichtiger Punkt, der oft übersehen wird, ist die Rolle der festen Erde. Plattentektonik und vulkanische Aktivität sind entscheidende Faktoren für die Häufigkeit flüchtiger Stoffe an der Erdoberfläche. Die Entwicklung von atmosphärischem Sauerstoff hängt nicht nur von Sauerstoffquellen ab, die durch Photosynthese und Speicherung von organischem Kohlenstoff entstehen, sondern auch von Sauerstoffsenken, die meist durch Redoxreaktionen von Eisen und Schwefel in der festen Erde entstehen.

Die Erforschung der Universalität der Bewohnbarkeit von Planeten eröffnet neue Perspektiven. Gibt es beispielsweise eine Art Rückkopplungsmechanismus, der sicherstellt, dass auf der Oberfläche des Planeten genau die richtige Menge Wasser vorhanden ist? Geht die Entstehung von Leben oft mit einem Übergang der Planetenoberfläche von einem reduzierten in einen oxidierten Zustand einher? Die Funktionsweise der Plattentektonik und ihre Effizienz bei der Verbindung der verschiedenen Schichten eines Planeten scheinen weitgehend von der Masse des Planeten abzuhängen. Muss sich ein Planet innerhalb der bewohnbaren Zone seines Sterns befinden und eine moderate Größe aufweisen, um die richtige Konzentration flüchtiger Stoffe aufrechtzuerhalten? Die Erforschung dieser Fragen steht noch ganz am Anfang und wir verlassen uns derzeit auf idealisierte Modelle, die uns möglicherweise keine eindeutigen Antworten liefern können.

Im Verlauf der Planetenentwicklung können einige Grundprinzipien entstehen, die über bestimmte Situationen hinausgehen und auf unterschiedliche Planetenumgebungen anwendbar sind. Erstens: Lebensqualität führt zu Lebensqualität. Wenn eine Lebensform die Umwelt zerstört, von der sie abhängt, wird sie letztendlich nicht überleben. Die Lebenssysteme, die eine lebenswertere Umgebung schaffen können, werden florieren. Zweitens verschafft die Fähigkeit, mehr Energie zu gewinnen, dem Leben einen evolutionären Vorteil. Dies bedeutet, dass sich das Leben allmählich so entwickeln wird, dass es immer mehr Energie verbraucht, wie wir es auf der Erde beobachten. Drittens die Vorteile von Symbiose, Feedback und Beziehungen. Stabile Ökosysteme können über lange Zeiträume bestehen und so im Prozess der biologischen Evolution erfolgreich sein. Sind diese Prinzipien nicht universell, auch wenn ihre spezifische biologische Ausprägung und planetare Entwicklung von Planet zu Planet sehr unterschiedlich sein kann? Nehmen wir zum Beispiel die Erde: Auf einem Planeten entwickelt sich im Laufe der Zeit ein reichhaltiger Vorrat an Ressourcen – Boden, Grundwasser, Mineralvorkommen, fossile Brennstoffe und so weiter. Diese Ressourcen warten auf die Entstehung von Lebensformen, die in der Lage sind, sie zu nutzen. Wenn diese Prinzipien universell gelten, ist dann, abgesehen von Katastrophen, nicht eine intelligente Zivilisation das ultimative Ergebnis der planetarischen Entwicklung?

NSR : Welche Entdeckungen sind für die Lösung dieser Probleme am wichtigsten?

Langmuir : Ich bin beileibe nicht der Einzige, der es für äußerst wichtig hält, die Universalität des Lebens in der Milchstraße zu erforschen. Ist Leben die „planetarische Norm“ oder extrem selten? Wenn wir anderswo Leben entdecken, können wir diese Frage mit Sicherheit beantworten. Die Behauptung, Leben sei selten und die Erde einzigartig, bedeutet, dass die Wahrscheinlichkeit, dass Leben existiert, statistisch gesehen äußerst gering ist. Wie kann aus einer chaotischen Ansammlung von Molekülen hochgeordnetes Leben entstehen? In der Milchstraße gibt es zwischen 100 und 200 Milliarden Sterne und die Astronomen gehen davon aus, dass die meisten von ihnen von Planeten umgeben sind, was etwa eine Billion Möglichkeiten für die Existenz von Leben bietet. Selbst wenn die Wahrscheinlichkeit für die Entstehung von Leben eins zu einer Million beträgt, könnte es in der Milchstraße immer noch eine Million Planeten mit Leben geben. Allerdings liegt die Wahrscheinlichkeit, dass wir zufällig auf eines davon stoßen, ebenfalls bei eins zu einer Million. Bisher haben Astronomen nur ein paar tausend andere Planeten entdeckt, es liegen also noch unzählige Generationen der Erforschung vor uns. Wenn wir also anderswo Hinweise auf Leben finden – sei es auf dem Mars, Europa oder einem Planeten in einem anderen Sonnensystem – würde dies zeigen, dass es im Universum extrem viel Leben gibt, und zwar nicht durch Zufall, sondern als inhärente Eigenschaft des Universums.

Eine weitere bahnbrechende Entdeckung wäre die Fähigkeit, Leben im Labor zu erzeugen. In diesem Bereich wurden erhebliche Fortschritte erzielt. Angesichts der kurzen Existenzzeit des Menschen und unserer äußerst begrenzten Vorstellungskraft im Vergleich zur Vielfalt der Umgebungen, die in der Frühzeit der Erde existiert haben könnten, wäre die Entstehung des Lebens relativ einfach, wenn es uns gelänge, im Labor Bedingungen zu schaffen, die Leben entstehen lassen könnten. Wenn es uns erst einmal gelingt, im Labor eine primitive Lebensform zu erschaffen, könnte die biologische Evolution im Laufe der Zeit zu einer erstaunlichen Vielfalt des Lebens führen. Wenn uns die Herstellung einer einfachen Protozelle in winzigen, für den Menschen akzeptablen Zeiträumen gelingt, dann ist Leben wahrscheinlich überall im Universum vorhanden.

Ich würde diese Entdeckungen gern persönlich miterleben, denn sie würden einen Wendepunkt in der Menschheitsgeschichte darstellen – wir würden uns ganz klar darüber im Klaren sein, dass wir nicht allein sind. wir sind Teil dieses lebendigen Universums.

Eine Botschaft an die jüngere Forschergeneration

NSR : Welchen Rat können Sie Studenten und jungen Wissenschaftlern geben, die auf dem Gebiet der flüchtigen Zyklen und der Bewohnbarkeit der Erde arbeiten?

Langmuir : Junge Wissenschaftler fragen mich oft, wie sie in Nature oder Science veröffentlicht werden, da diese Veröffentlichungen oft entscheidend für ihren beruflichen Aufstieg sind. Der Schlüssel zum Veröffentlichen in diesen Top-Zeitschriften liegt darin, gute Fragen zu stellen, mit Leidenschaft bei der Forschung zu sein, das Problem gründlich zu erforschen und offen für Entdeckungen zu sein. Wenn Sie etwas entdecken, wird Ihre Forschung mit etwas Glück und dem richtigen Herausgeber und den richtigen Gutachtern in Nature veröffentlicht. Dies ist nichts, was künstlich erzeugt werden kann. Während meiner Karriere wurden viele wichtige Artikel nicht in Nature und Science veröffentlicht. Entscheidend ist nicht der Ort der Veröffentlichung, sondern die Qualität des Artikels.

Große Wissenschaftler haben alle die Eigenschaft, der Welt gegenüber aufgeschlossen zu sein und die Phänomene, die sie beobachten, zu hinterfragen. So entdecken sie manchmal neue Dinge, die andere übersehen haben. Wenn Sie die richtige Frage finden und ihr weiter nachgehen, werden Sie oft Leute hören, die sagen: „Das ist so offensichtlich! Warum bin ich nicht früher darauf gekommen?“ Mein Großonkel gewann den Nobelpreis für Chemie, aber eine seiner wichtigsten Entdeckungen betraf das Gebiet der physikalischen Ozeanographie. Er liebt die Natur, auch bei widrigen Wetterbedingungen. Eines Tages geriet er auf einem Schiff, das den Atlantik überquerte, in einen heftigen Sturm. Er ging an Deck und spürte den Wind und die Wellen. Er blickte auf das Wasser und sah, dass die Algen in gleichmäßigen Linien parallel zum Wind angeordnet waren. Diese Ausrichtung änderte sich innerhalb einer halben Stunde, als der Wind die Richtung änderte. Für den Seemann war dies vielleicht schon seit Tausenden von Jahren offensichtlich, aber er sah es und fragte sich: „Wie konnte das passieren?“ Später ging er im Sommer zu seiner Hütte am See, und als ein Sturm aufkam, ruderte er ein Boot, tauchte seinen Regenschirm ins Wasser und stellte fest, dass sich der Regenschirm mit den Wellen drehte und Konvektionszellen parallel zur Windrichtung aufwies. Er hat diesen Fluss nicht nur definiert, sondern auch seine Geschwindigkeit gemessen. Die Langmuir-Zirkulation gilt heute als die wichtigste Form der Wasserdurchmischung in flachen Meeresgebieten und steht im Mittelpunkt der Forschung im Bereich der physikalischen Ozeanographie.

Ein anderes Mal, als er an einem ruhigen Tag mit dem Boot unterwegs war, bemerkte er, dass sich ein Tropfen Öl aus dem Motor zu einer großen Schicht auf dem Wasser ausbreitete, und er fragte sich: „Wie dick ist diese Schicht?“ Es wurden Messungen durchgeführt und Einzelmolekülfilme entdeckt. Heute gibt es eine Zeitschrift zur Oberflächenchemie, die nach ihm benannt ist.

Er machte diese Entdeckungen nicht, weil er sie in Science oder Nature veröffentlichen wollte. Das hat er erreicht, indem er neugierig auf die Welt war und dieser Neugier durch clevere Experimente und Veröffentlichungen nachging. In seinen späteren Jahren genoss er während seiner gesamten Karriere die Freude an der wissenschaftlichen Forschung.

Mein Vater führte diese Tradition fort, indem er mit mir als Kind lustige wissenschaftliche Experimente durchführte: Er stellte Kerzen in Milchflaschen, um ein Vakuum zu erzeugen, sodass hartgekochte Eier in die Flasche gesaugt wurden, ließ Kohlendioxidbläschen schweben, saugte Helium ein, um hohe Töne zu erzeugen, und baute einfache Instrumente. Ich habe gelernt, dass Wissenschaft praktisch und unterhaltsam ist. Im Laufe meiner Karriere hatte ich das große Glück, auch Freude an dem zu finden, was ich liebe. Ich habe nie daran gedacht, durch wissenschaftliche Forschung Preise zu gewinnen oder reich zu werden. Natürlich war auch etwas Glück dabei – ich hatte das Glück, mich zu einer Zeit mit der Vulkangeochemie zu beschäftigen, als es auf diesem Gebiet nur sehr wenige Daten gab und die Erforschung der Ozeane sehr begrenzt war. Natürlich muss ich im aktuellen System Vorschläge mit Hypothesen verfassen, als ob wissenschaftliche Innovationen im Voraus entworfen werden könnten. Aber wenn das Schiff aufs Meer hinausfährt, um etwas Neues zu erkunden, oder wenn neue Daten auftauchen, bleibe ich wachsam hinsichtlich möglicher Entdeckungen. Tatsächlich kommt es gelegentlich zu solchen Entdeckungen.
Wenn ich auf meine Karriere zurückblicke, denke ich, dass es mehrere Aspekte gibt, die sehr wichtig sind. Das erste Ziel besteht darin, qualitativ hochwertige Daten zu erhalten. Wir sollten die Qualität der Daten vernünftigerweise hinterfragen und danach streben, ihre Genauigkeit sicherzustellen. Hochwertige Daten haben einen bleibenden Wert. Zweitens: Stellen Sie sicher, dass Sie Ihre Daten quantitativ modellieren und alle Daten berücksichtigen, nicht nur Ihre eigene Analyse eines einzelnen Isotopenverhältnisses. Andernfalls kann es sein, dass Ihre Ideen und Theorien nicht funktionieren und dem Test der Zeit nicht standhalten. Und schließlich sind zwischenmenschliche Beziehungen zwar auch dann noch wichtiger, wenn der wissenschaftliche Forschungsbereich sehr wettbewerbsintensiv ist. Wenn Sie das Ende Ihrer Karriere mit vielen wichtigen Papieren, aber ohne Freunde erreichen, werden Sie sich unzufrieden fühlen. Seien Sie daher großzügig und geben Sie Ihre Proben an Studenten, Postdocs und Kollegen weiter. Wissenschaft ist eine kollektive Aktivität – Fortschritt wird durch Beziehungsnetzwerke erreicht und wir müssen diese Verbindungen aufbauen und pflegen.

[Xu Yigang, Forscher am Guangzhou Institute of Geochemistry, Chinesische Akademie der Wissenschaften, Mitglied der Redaktion von „National Science Review“ und Gastherausgeber des Sonderthemas „Origin and Circulation of Volatiles in Habitable Planets“. Wie man einen bewohnbaren Planeten baut: ein Interview mit Charles H. Langmuir, DOI: 10.1093‍/nsr/nwae060】