Falls es außerirdisches Leben gibt, welche Spuren wird es hinterlassen?

Autor: Global Science

Sind Sie neugierig auf die Suche nach außerirdischem Leben? Apropos Thema. Science-Fiction-Fans werden sicherlich an einen Film namens „Contact“ denken, der zur Hälfte auf Carl Sagans „Contact“ basiert, da das Drehbuch von Carl Sagan selbst geschrieben wurde.

Kontakt von Carl Sagan

Sagan begann etwa 1979 mit der Konzeption des Prototyps dieses Films. Allerdings kam es in der Mitte zu einigen Änderungen, und der Film wurde erst 1997, nachdem er ursprünglich geschrieben worden war, offiziell gedreht. Zu diesem Zeitpunkt hatte uns Carl Sagan bereits verlassen und möglicherweise hatte er den letzten Film noch nicht gesehen.

Kontakt Filmplakat

Dies ändert jedoch nichts daran, dass dieser Film ein hervorragendes Werk ist. Besonders die weibliche Hauptrolle hat meiner Meinung nach eine hervorragende Leistung gezeigt und dieses Gefühl der Verzweiflung und Erwartung porträtiert. Als ich später erfuhr, dass es für diese Figur einen Prototyp gab, war ich ziemlich schockiert. Ich hätte nie gedacht, dass es in der realen Welt tatsächlich solche Wissenschaftler gibt.

Die Schauspielerin ist Jodie Foster, eine sehr berühmte Schauspielerin. Ihr Prototyp stammt ebenfalls von einer amerikanischen Organisation zur Erforschung außerirdischer Zivilisationen namens SETI (Search for ExtraTerrestrialIntelligence), und sie ist die Gründungswissenschaftlerin dieser Organisation, namens Jill Tarter.

Jill Tate

Jill Tarter verbrachte viel Zeit mit der Suche nach außerirdischem Leben. In Kalifornien, USA, gibt es einen Ort namens Allen Radio Telescope Array, ein Radioteleskop, für dessen Bau Spenden gesammelt wurden. Mit diesem Radioteleskop-Array können sie Forschungen durchführen und nach Signalen außerirdischen Lebens suchen.

Allen Telescope Array

Das Arecibo-Radioteleskop in Puerto Rico wird in diesem Film tatsächlich erwähnt und spielt auch eine große Rolle in der Arbeit von SETI. Mit diesem Teleskop schickten Wissenschaftler damals auch eine Botschaft in den Weltraum.

In den 1970er und 1980er Jahren haben Wissenschaftler viele verrückte Dinge getan, wie zum Beispiel die Arecibo-Botschaft. Im Jahr 1974 sendeten Wissenschaftler eine Nachricht über das Arecibo-Radioteleskop. In der Arecibo-Botschaft wurden Zahlen, menschliche DNA, die Position der Erde im Sonnensystem und sogar das Radioteleskop, mit dem die Nachricht gesendet wurde, und seine ungefähre Größe erwähnt. Wenn diese Informationen tatsächlich von Außerirdischen empfangen wurden, ist es sehr wahrscheinlich, dass sie eine Menge über die Erde wissen würden.

Arecibo-Radioteleskop

Damals wurden die Informationen an einen Ort mit sehr dichtem Sternenreichtum gesendet, den sogenannten Kugelsternhaufen Messier 13. Dieses Gebiet ist sehr weit von uns entfernt und es ist unwahrscheinlich, dass sie dort kurzfristig jemand empfangen kann. Damals habe ich wahrscheinlich noch nicht einmal darüber nachgedacht, ob ich ein solches Risiko eingehen sollte oder nicht. Seit das Thema „Dreikörperproblem“ so populär geworden ist, wird überall darüber diskutiert, wie riskant ein solches Verhalten ist.

Arecibo-Informationen

Rückblickend stellen wir fest, dass die Erforschung außerirdischen Lebens eigentlich zwei Punkte umfasst. Wenn Wissenschaftler außerirdische Zivilisationen erforschen, teilen sie dies im Allgemeinen in zwei Methoden ein. Die erste Möglichkeit könnte der zuvor erwähnten ähneln. Angenommen, die außerirdische Zivilisation ist weit genug fortgeschritten, um elektromagnetische Wellen auszusenden, können wir mit bestimmten Funkgeräten oder anderen Methoden auf der Erde nach elektromagnetischen Wellen suchen und dann feststellen, ob es in den elektromagnetischen Wellen sogenannte strukturelle Dinge gibt. Wenn etwas Strukturelles vorhanden ist, kann es sich dabei um Informationen handeln, die möglicherweise von intelligentem Leben übermittelt wurden.

Natürlich gibt es auch andere Richtungen, wie etwa die aktive Suche nach bestimmten Merkmalen außerirdischer Zivilisationen, von denen die Dyson-Sphäre wohl das klassischste ist. Das Konzept der Dyson-Sphäre wurde von Freeman Dyson vor 1960 vorgeschlagen, als alle tatsächlich von der Jagd nach Außerirdischen erfasst waren. Ich frage mich also, welche Maßnahmen eine außerirdische Zivilisation in Bezug auf den Energieverbrauch ergreifen wird, wenn sie ein bestimmtes Niveau erreicht hat.

Freeman Dyson

Gemäß der Klassifizierung in Zivilisationen des Typs I, II und III lässt sich sagen, dass eine Zivilisation, die die Zivilisation des Typs II erreicht und die Energie ihres gesamten Sterns nutzen möchte, ein Solarpanel errichten kann, das die gesamte Sonnenenergie absorbiert, ihren Stern bedeckt und so viel Energie wie möglich von der Sonne aufnimmt. Dies führt zu einem Problem: In dem von uns erfassten Signal ist das Sonnenlicht nicht mehr so ​​konstant und kann Merkmale einer künstlichen Lichtveränderung aufweisen. Sobald dieses Signal entdeckt wird, könnten wir annehmen, dass jemand Sonnenenergie nutzt, und eine Zivilisation, die ein solches Niveau der Nutzung von Sonnenenergie erreichen kann, könnte eine sehr fortgeschrittene Zivilisation sein.

Das erinnert mich an etwas sehr Interessantes, das ich zuvor gesehen habe. Ursprünglich wurde die Transitmethode zur Beobachtung von Exoplaneten eingesetzt. Der Grund für die Transitmethode liegt darin, dass Sie in den meisten Fällen entfernte Sterne deutlicher sehen können, weil die Sterne leuchten, es für Sie jedoch schwierig ist, Planeten direkt zu sehen. Wenn sich der Planet jedoch zwischen Sie und den Stern schiebt, blockiert er einen Teil des Sternlichts.

Durch Helligkeitsänderungen können wir einige Daten über die mögliche Bewegungsperiode und Größe des Planeten analysieren. Jemand hat einmal durch Zufall entdeckt, dass sich die Helligkeit der Sonne plötzlich stark veränderte, wenn ein Planet an seinem Stern oder seiner Sonne vorbeizog, und vielleicht um 10 bis 20 Prozent abnahm. Die Leute waren damals sehr aufgeregt und meinten, es sei möglich, dass die Menschen auf dem Planeten eine Struktur errichtet hätten, die einer Dyson-Sphäre ähnelte, und dann die Sonnenstrahlen blockiert hätten. Doch nach einer langen Diskussion waren sich alle einig, dass es interstellarer Staub war, der das Licht der Sterne blockierte, und nicht die Entstehung einer Zivilisation, wie wir erwartet hatten.

Wie man nach außerirdischem Leben sucht

Viele der oben genannten Versuche basieren immer noch auf der menschlichen Zivilisation auf der Erde. Ich glaube, es gibt ein sehr gutes Sprichwort, das schon einmal gesagt wurde: Es ist schwierig, sich etwas vorzustellen, das man noch nie gesehen hat, von dem man nie weiß, wie es aussieht. Früher gab es ein Sprichwort, das besagte, dass man, wenn man etwas verloren hat, es vielleicht lieber unter der Straßenlaterne suchen würde. Dies ist eine gewohnheitsmäßige Handlung. Tatsächlich kann es jedoch bei der Erforschung außerirdischer Zivilisationen zu zahlreichen Meinungsverschiedenheiten kommen. Ihr Lebensumfeld, die Art ihrer Entstehung und sogar der Fortschritt ihrer Zivilisation könnten sich völlig von unserer Zivilisation auf der Erde unterscheiden.

Allerdings bleibt den Wissenschaftlern bei ihrer Suche eigentlich keine andere Wahl. Die herkömmliche Vorstellung besteht beispielsweise darin, dass wir zunächst nach einem bewohnbaren Planeten suchen. Dies ist, was das Kepler-Programm und viele frühere Programme getan haben. Nachdem wir den Planeten gefunden haben, werden wir sehen, ob er sich in der bewohnbaren Zone befindet. Die bewohnbare Zone beweist, dass ihr Wasser bei etwa 0 °C existieren kann (oder in flüssiger Form unter dem lokalen Luftdruck). Erst wenn eine solche Bedingung erfüllt ist, können wir uns mit der Zusammensetzung seiner Atmosphäre befassen.

Wenn es sich bei der oben beschriebenen Zivilisation nicht um eine intelligente Zivilisation handelt, gingen Wissenschaftler bisher davon aus, dass es sich, solange sie Sauerstoff oder Methan aufweist, um einen Akt biologischer Veränderung handelt und dies als guter Indikator für die Existenz von Leben gilt. Doch spätere wissenschaftliche Untersuchungen ergaben, dass dies möglicherweise nicht der Fall ist. Aufgrund zahlreicher natürlicher Phänomene können in der Atmosphäre tatsächlich Sauerstoff und Methan entstehen. Obwohl es sich um eine hochwirksame Substanz handelt, ging man bisher davon aus, dass die Wirkung nach Einnahme nicht lange anhält. Tatsächlich kann es aber auch durch geologische Aktivitäten oder andere Verhaltensweisen kontinuierlich entstehen und die Atmosphäre füllen. Daher verwenden Wissenschaftler diese beiden Punkte derzeit nicht mehr explizit als typische Merkmale für die Existenz außerirdischen Lebens.

Aber die Suche nach außerirdischem Leben muss weitergehen, und ich habe das Gefühl, dass die Suche der Wissenschaftler tatsächlich der Suche nach der Nadel im Heuhaufen gleicht. Sie suchen möglicherweise nach verschiedenen Dingen, die bestimmte Gesetze und Spuren von Lebensaktivitäten widerspiegeln.

Eine neue Theorie der Montage

Tatsächlich gibt es weltweit viele Forschungsinstitute, die ähnliche Dinge tun. Dies ist beispielsweise im in einem Artikel erwähnten Unknown Life Signal Laboratory der Fall. Die Abkürzung lautet LAB (Laboratory for Agnostic Biosignatures). Sie denken möglicherweise darüber nach, eine grundlegendere Methode zu verwenden, um zwischen dem sogenannten natürlichen Verhalten und dem Lebensverhalten zu unterscheiden.

Einige der dort erwähnten Konzepte haben mich tief beeindruckt; eines davon wurde bereits im letzten Jahr vorgeschlagen. Einige Wissenschaftler haben die Assemblierungstheorie vorgeschlagen, die hauptsächlich zur Beurteilung der Komplexität von Molekülen verwendet wird. Nehmen wir beispielsweise den Namen Oumuamua. Die Assemblierungstheorie geht davon aus, dass man, wenn man Oumuamua als Zeichenfolge ausschreiben möchte, zuerst ein u nach dem o hinzufügen muss – das ist der erste Schritt – und dann ein m, ein u und ein a hinzufügen muss. Dann können die drei Buchstaben mua als Kombination betrachtet werden, und jetzt ist es gleichbedeutend damit, am Ende eine weitere mua-Kombination hinzuzufügen. Insgesamt haben Sie also 5 Schritte hinzugefügt.

Die Assembly-Komplexität des Oumuamua-Systems beträgt 5. Eine seiner Kernideen besteht darin, dass die Komplexität höher sein müsste, wenn es sich um ein mit Leben in Verbindung stehendes Molekül handelt. Dies ist insbesondere der Fall, nachdem viele Moleküle getestet wurden und man zu dem Schluss kam, dass es sich bei einer Komplexität von über 15 sehr wahrscheinlich um ein mit Leben in Verbindung stehendes Molekül handelt.

Sie führten auch einige Modellberechnungen durch und kamen zu dem Schluss, dass bei einer Komplexität von über 15 die Möglichkeit, ein solches Molekül unter natürlichen Bedingungen direkt zu erzeugen, nur 1 zu 10^23 betragen könnte, was eine sehr geringe Wahrscheinlichkeit darstellt.

Dieser Wissenschaftler wurde von der NASA gezielt getestet. Sie entnahmen Proben verschiedenster Art, teilten dem Wissenschaftler jedoch nicht mit, um welche Proben es sich handelte, und überließen es ihm, selbst herauszufinden, was sie waren. Es gibt viele Testbeispiele, die Ihnen immer noch ein schwieriges Gefühl geben werden. So gibt es beispielsweise eine Fossilienprobe von vor 14 Millionen Jahren. Sie denken, es sei bereits zu einem Fossil geworden. Aus geologischer Sicht ist es versteinert. Logischerweise könnten wir annehmen, dass sich seine Zusammensetzung eigentlich nicht von der von Gestein unterscheidet. Tatsächlich gibt es jedoch immer noch eine Möglichkeit, sie zu unterscheiden. Eine weitere Probe stammte von einem Meteoriten. Das ist der Murchison-Meteorit. Es hat die Eigenschaft, dass es tatsächlich viel organische Substanz enthält. Dies ist jedoch nicht der Fall und stellt auch nicht die Merkmale des Lebens dar. Die Zutaten sind außerdem bekanntermaßen komplex. Auch die Assemblierungstheorie macht in diesem Test deutlich, dass es sich bei diesem Baustein nicht um einen Baustein des Lebens handelt. Insgesamt kann die Assemblierungstheorie in der aktuellen Testphase also relativ gut unterscheiden, welche durch das Leben entstehen und welche nicht.

Murchison-Meteorit

Wenn Sie diese Theorie zum ersten Mal sehen, denken Sie vielleicht, dass sie ein wenig zu theoretisch ist, aber wenn Sie sehen, dass die Tests, die er später durchführte, tatsächlich erfolgreich sind, scheint Ihr Interesse daran wieder zu wachsen. Denn die Grundlage seiner Theorie besteht im Wesentlichen darin, dass er davon ausgeht, dass Materie, die ein bestimmtes Komplexitätsniveau überschreitet, durch Lebensaktivitäten verursacht werden muss. Ob dies im Universum universell ist, ist meiner Meinung nach fraglich. Doch als er die Anzahl der Versammlungen zusammenzählte, verwendete er tatsächlich einige echte Kriterien, um zu bestimmen, welche lebendig sind und welche nicht, und kam zu diesem Standard. Aus Erfahrungssicht mag dies also wirksam sein, ob dies jedoch auch in Zukunft so bleiben wird, bedarf möglicherweise weiterer Überprüfung.

Aus einer anderen Perspektive betrachtet, können wir, wenn sich das Erkundungsobjekt in unmittelbarer Nähe befindet, wie etwa an Orten wie unserem Mond oder dem Mars, tatsächlich eine Sonde dorthin schicken, um zu überprüfen, ob es in der Umgebung Wasser gibt, ob es komplexe Moleküle gibt und ob es Spuren von Leben gibt. Wenn es jedoch zu weit ist, können wir es auch per Fernzugriff erledigen.

Tatsächlich wurden auf dem Mars zahlreiche In-situ-Experimente durchgeführt. In den 1970er Jahren führten Wissenschaftler auf dem Mars ein Experiment mit radioaktivem Kohlenstoff 14 durch. Für eine Versuchsgruppe mischten sie radioaktives Kohlenstoff-14 in den Marsboden und sterilisierten den Boden anschließend für die Kontrollgruppe bei 160 °C. Nehmen wir an, dass 160 °C ausreichen, um die Mikroorganismen auf dem Mars abzutöten.

Aber die Ergebnisse waren wirklich erstaunlich. Sie stellten fest, dass diese Versuchsgruppe, also die Gruppe, die keinen hohen Temperaturen ausgesetzt war, tatsächlich Kohlendioxid freisetzte, das radioaktives Kohlenstoff-14 enthielt, während dies bei der anderen Gruppe nicht der Fall war. Das Problem besteht jedoch darin, dass andere im gleichen Zeitraum durchgeführte Untersuchungen, insbesondere einige Versuche zur Suche nach organischem Kohlenstoff vor Ort, keine Ergebnisse erbracht haben. Dieses Experiment ist also nur ein isoliertes Beweisstück und es fällt uns schwer, auf Grundlage dieses einen Experiments zu sagen, ob es wirksam sein könnte.

Schloss- und Schlüsselstruktur

Ein weiteres Problem besteht darin, dass all dies tatsächlich noch immer auf das Lebenssystem unserer Erde beschränkt ist, bzw. dass unsere derzeitige Erkennungstechnologie möglicherweise noch immer auf die Lebensformen auf der Erde beschränkt ist.

Dies ist ein Dilemma, aus dem wir derzeit nur schwer herauskommen, obwohl wir immer wieder betont haben, dass es notwendig ist, den Unterschied zwischen Leben und Nicht-Leben auf eine grundlegendere Art und Weise zu verstehen und dann einige Identifizierungen auf eine grundlegendere Art und Weise vorzunehmen, die nicht auf der Erde basiert. Wir haben gerade beispielsweise die Assembly-Theorie erwähnt, in der es auch einige Versuche dieser Art gibt, aber bis dahin ist es möglicherweise noch ein weiter Weg. Neben der Montagetheorie gibt es tatsächlich ein oder zwei weitere Möglichkeiten, diese Art von Arbeit zu erledigen.

Für mich ist zum Beispiel die Theorie der „Schlüssel-Schloss-Struktur“ sehr interessant. Sie geht davon aus, dass komplexe Mineralien in der Natur zwar einige relativ regelmäßige Anordnungen bilden können, ihre regelmäßigen Anordnungen jedoch auch relativ mechanisch sind. Handelt es sich jedoch um eine Lebensstruktur, sind möglicherweise flexiblere Strukturen erforderlich, wie etwa Schloss und Schlüssel, die zusammengeschnallt oder geschickt und gezielt miteinander kombiniert werden können. Eine solche Struktur kann eine wesentliche Beziehung zu den Aktivitäten des Lebens haben. Wenn eine solche Struktur in großen Mengen in einer Substanz vorhanden ist, kann sie mit Lebensaktivitäten in Zusammenhang stehen. Dieser Theorie ist es egal, ob diese Dinge auf Silizium, Kohlenstoff oder sonst etwas basieren. Es besteht die Hoffnung, mithilfe einiger strukturierter Dinge zu bestimmen, wie sich dieses Ding von nicht lebenden Dingen unterscheidet, und dann auf dieser Grundlage eine systematische Beurteilung vorzunehmen.

Die Schloss- und Schlüsselstruktur, die wir gerade erwähnt haben, bedeutet eigentlich, dass es auf der allgemeinen, nicht lebenden materiellen Ebene bestimmte Bindungspunkte geben mag, diese Feinstruktur jedoch einen bestimmten Schwellenwert nicht erreicht hat. Handelt es sich jedoch um eine Lebenshandlung, eine aktive Lebenshandlung, kann es aufgrund der komplexen biochemischen Erfordernisse zu einer großen Zahl solcher Schlüssel-Schloss-Strukturen kommen, sodass eine vollständige Unterscheidung von der sie umgebenden unbelebten Materie möglich ist.

Aber natürlich handelt es sich auch hier um eine Diskussion auf theoretischer Ebene, die das uns bekannte Leben bereits außen vor lässt. Es geht lediglich darum, die Gemeinsamkeiten einiger Phänomene des besonderen Wesens eines Lebens herauszufinden und dann eine entsprechende Theorie aufzustellen.

Alles in allem gibt es auf der Erde, obwohl sie so klein ist, bereits so viel Leben. Das Universum ist so groß. Wenn es nur uns gäbe, wäre das nicht eine große Verschwendung!

Dieser Artikel ist eine vom Science Popularization China Starry Sky Project unterstützte Arbeit

Team-/Autorenname: Global Science

Rezensent: Zhou Xiaoliang

Produziert von: Chinesische Vereinigung für Wissenschaft und Technologie, Abteilung für Wissenschaftspopularisierung

Hersteller: China Science and Technology Press Co., Ltd., Beijing Zhongke Xinghe Culture Media Co., Ltd.