Webb-Teleskop entdeckt „präbiotische Moleküle“! Gibt es wirklich außerirdisches Leben?

Produziert von: Science Popularization China

Autor: Xie Jiwei (Universität Nanjing)

Hersteller: China Science Expo

Kürzlich gab die NASA bekannt, dass das James Webb-Weltraumteleskop überraschende Moleküle entdeckt hat, die in Eiswolken im kalten, dunklen Universum verborgen sind. Sobald die Nachricht herauskam, konnten Science-Fiction-Fans nicht mehr stillsitzen. Könnte es sein, dass außerirdisches Leben tatsächlich existiert? Beeilen Sie sich nicht! Lassen Sie uns heute über dieses „präbiotische Molekül“ sprechen.

Dieses mit der Nahinfrarotkamera des Webb-Teleskops aufgenommene Bild zeigt den zentralen Bereich der Molekülwolke Chamaeleon I. Bildnachweis: NASA/ESA/Canadian Space Agency

Gibt es wirklich außerirdisches Leben?

„Gibt es Leben außerhalb der Erde?“, „Sind die Menschen allein im Universum?“ Dies sind interessante, aber grundlegende Fragen. Schülerinnen und Schüler unterschiedlichen Alters sind oft äußerst neugierig auf diese Fragen, und auch Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler denken oft über solche Fragen nach. Aus wissenschaftlicher und historischer Sicht lässt sich sagen, dass außerirdisches Leben existiert und dass der Mensch nicht allein im Universum ist.

Aus wissenschaftlicher Sicht übersteigt die Weite des Universums beinahe unsere Vorstellungskraft. In unserer Milchstraße gibt es mindestens 100 Milliarden Sterne und im gesamten Universum gibt es mindestens 100 Milliarden Galaxien. Obwohl die Wahrscheinlichkeit eines Planeten mit Leben um einen Stern sehr gering ist, ist es sehr unwahrscheinlich, dass eine sehr kleine Zahl multipliziert mit einer sehr großen Zahl nur 1 ergibt (also unsere Erde). Mit anderen Worten: Es ist sehr wahrscheinlich, dass es im Universum Planeten gibt, auf denen es wie auf der Erde Leben gibt.

Historisch betrachtet stellt sich die Frage „Sind Menschen allein?“ ist nichts Neues. Vor Hunderttausenden von Jahren begannen sich die Menschen der Antike zu fragen, ob es in den fernen Teilen der Erde Menschen wie sie gab. So gründeten sie verschiedene ethnische Gruppen und bildeten Stämme und Länder. Vor mehr als fünfhundert Jahren waren Kolumbus und andere Seefahrer neugierig, ob es auf der anderen Seite des Ozeans Menschen wie sie gab, und so entdeckten sie die Neue Welt und begründeten damit die Globalisierung und die menschliche Gemeinschaft.

Jetzt sind wir immer noch neugierig auf die gleiche Frage: Sind Menschen einsam? Was wir jetzt jedoch vor uns haben, ist der Weltraum, das riesige Universum. Ich glaube, die Geschichte wird die gleiche Antwort geben.

Obwohl ich an die Existenz außerirdischen Lebens glaube, ist es nicht über Nacht möglich, es tatsächlich zu entdecken oder auch nur Kontakt damit aufzunehmen, und die Menschheit hat noch einen langen Weg vor sich. Die Entdeckung „präbiotischer Moleküle“ durch das Webb-Teleskop ist nur ein kleiner Schritt auf der langen Reise der Erforschung außerirdischen Lebens. Darüber hinaus wird die Überzeugung wissenschaftlich untermauert, dass „außerirdisches Leben existiert“ und „der Mensch nicht allein im Universum ist“.

Das James-Webb-Weltraumteleskop beobachtet das Infrarotspektrum der Molekülwolke Chamaeleon I

Verschiedene Spektrallinienmerkmale im Spektrum zeigen das Vorhandensein verschiedener Moleküle an

ABBILDUNG: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)

WISSENSCHAFT: Klaus Pontoppidan (STScI), Nicolas M. Crouzet (LEI), Zak Smith (The Open University), Melissa McClure (Sternwarte Leiden)

Was genau sind „präbiotische Moleküle“?

Bei „präbiotischen Molekülen“ handelt es sich eigentlich um einfachere Moleküle, die im Allgemeinen vor der Entstehung des Lebens existierten, wie etwa Wasser, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Ammoniak, Methan, Methanol usw. Ihre Entdeckung bedeutet nicht, dass der Mensch außerirdisches Leben gefunden hat. Tatsächlich wurden bereits früher einige sogenannte präbiotische Moleküle entdeckt, beispielsweise in den Atmosphären einiger Exoplaneten und um einige junge Sterne.

Diese Moleküle, die dieses Mal mit den leistungsstarken Detektionsmöglichkeiten des Webb-Teleskops beobachtet wurden, existieren jedoch in extrem dichten und kalten Molekülwolken. Und da das Webb-Teleskop über eine sehr breite spektrale Abdeckung verfügt, kann es viele molekulare Spektrallinien gleichzeitig erfassen.

Diese Studie ist zudem die bislang umfassendste Beobachtung der Eiszusammensetzung dieser Sterne und Planeten vor ihrer Entstehung. Die wissenschaftliche Bedeutung dieser Studie liegt darin, dass sie zeigt, dass diese sogenannten präbiotischen Moleküle (Wasser, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und einige organische Moleküle wie Methanol) lange vor der Geburt von Sternen und Planeten tief im Eis von Molekülwolken entstanden sind.

Webb-Teleskop – die beste Wahl für die Beobachtung

Als leistungsstärkstes Infrarot-Weltraumteleskop aller Zeiten kann das Webb-Teleskop beispiellose Entdeckungen in allen astronomischen Bereichen machen, vom Universum bis zu den Planeten.

Es kann sehr „weit“ sehen. Man kann die ersten Sterne und Galaxien sehen, die nach der Geburt des Universums entstanden sind, und erhält so ein neues Verständnis der Geburt des Universums sowie der Entstehung und Entwicklung von Galaxien. Es lässt sich auch sehr „detailliert“ sehen. Neben der Entdeckung verschiedener Eismoleküle in Molekülwolken, die das Universum durchdringen, kann es auch die Zusammensetzung der Atmosphären von Planeten außerhalb des Sonnensystems ermitteln und so unser Verständnis von Planeten, einschließlich der Erde, und vom Ursprung des Lebens erheblich erweitern.

James Webb-Weltraumteleskop

Bildquelle: Veer Gallery

Für diese Entdeckung ist das Webb-Teleskop der verdiente „Held hinter den Kulissen“. Das Grundprinzip für die Entdeckung dieser Moleküle besteht darin , dass Licht von Hintergrundsternen durch Molekülwolken hindurchgeht und vom Spektrometer des Teleskops beobachtet wird. Verschiedene Eismoleküle in Molekülwolken absorbieren normalerweise Photonen bestimmter Wellenlängen und hinterlassen Spuren im Spektrum, nämlich spektrale Absorptionslinien, die erkannt werden können.

Viele molekulare Spektrallinien liegen im Infrarotbereich, dem Hauptbereich, in dem das Webb-Teleskop arbeitet. Die Beobachtungsobjekte sind diesmal zwei dichte Molekülwolken, sodass das Signal, das das Teleskop erreicht, nachdem das Licht hindurchgegangen ist, sehr schwach ist und man zu seiner Erkennung ein großes Teleskop (mit starker Lichtsammelfähigkeit) wie etwa das Webb-Teleskop benötigt.

Kann es mit anderen astronomischen Teleskopen beobachtet werden? Die Antwort ist grundsätzlich nein. Erstens können erdgebundene Teleskope nicht eingesetzt werden, um den Einfluss verschiedener Moleküle in der Erdatmosphäre (Wasser, Kohlendioxid usw.) auszuschließen. Was Weltraumteleskope betrifft, so verfügt Hubble zwar auch über sehr starke Beobachtungsfähigkeiten, sein Betriebsband liegt jedoch hauptsächlich im optischen und nahen Infrarotbereich, während es im mittleren und fernen Infrarotbereich schwach ist.

Daher ist das Webb-Teleskop in dieser Hinsicht derzeit das idealste astronomische Teleskop. Seine Öffnung ist größer als die des Hubble, sein Lichtsammelvermögen ist stärker, es kann schwächere Signale erkennen und sein Betriebsband deckt einen weiten Bereich im Infrarotbereich ab, wodurch es eine große Zahl molekularer Spektrallinien erkennen kann.

James-Webb-Weltraumteleskop beobachtet sternenreiche Säulen der Schöpfung

Bildquelle: Veer Gallery

Abschluss

Diese Forschung ist Teil des Ice Age-Projekts, eines von 13 frühzeitig veröffentlichten wissenschaftlichen Projekten für das Webb-Teleskop. Die Beobachtungen sollen die Beobachtungsfähigkeiten von Webb demonstrieren und den Astronomen die Möglichkeit geben, zu lernen, wie sie das Beste aus dem Instrument herausholen können.

Man geht davon aus, dass das Webb-Teleskop in Zukunft weitere Beobachtungen durchführen wird, die uns helfen werden zu verstehen, wie sich Eis von seiner anfänglichen Synthese bis hin zur Kometenentstehungsregion der protoplanetaren Scheibe entwickelt. Dadurch werden wichtige wissenschaftliche Fragen aufgeworfen, beispielsweise welche Eismischung (welche Elemente) letztendlich auf die Oberfläche terrestrischer Planeten gelangen oder in die Atmosphären von Riesenplaneten integriert werden können.

Diese Entdeckung bedeutet nicht, dass tatsächlich außerirdisches Leben gefunden wurde, aber sie kann als ein weiterer Schritt der Menschheit auf dem Weg zur Erforschung außerirdischen Lebens betrachtet werden. Es zeigt sich, dass sich diese sogenannten präbiotischen Moleküle lange vor der Geburt von Sternen und Planeten tief im Eis der Molekülwolken gebildet haben. Wenn man bedenkt, dass Molekülwolken jeden Winkel des Universums durchdringen, bedeuten die Ergebnisse dieser Studie auch, dass der Ursprung des Lebens überall im Universum unter ähnlichen Anfangsbedingungen existiert.

Diese Entdeckung untermauert wissenschaftlich die Annahme, dass „außerirdisches Leben existiert“ und „der Mensch nicht allein im Universum ist“. Es ist die Existenz dieses Glaubens, die die Menschheit dazu treibt, das Universum unermüdlich zu erforschen und „Überzeugungen“ ständig in „gesunden Menschenverstand“ umzuwandeln.

Herausgeber: Ying Yike