Das Leben im Universum




Claudius Gros

Institut für theoretische Physik
Goethe-Universität Frankfurt a.M.

Übersicht

Kurze Vorbemerkungen


Das Leben auf der Erde


Das Leben im Kosmos






Sind wir alleine?

 [Wikipedia]



100 000Lichtjahre Durchmesser
1 000Lichtjahre dick
100-400Milliarden Sterne
??-???Milliarden Planeten


    einmal rund herum in 250 Millionen Jahren





Intelligentes Leben in der Milchstraße

Das Fermi Paradox

    
The New Yorker, 1950      Enrico Fermi            

Wo sind sie alle?





Das Leben auf der Erde

- vom Urknall bis zur kambrischen Explosion -

Sind böse Aliens auch Lebewesen?

Science Fiction 1995 TV-Serie   Space: Above and Beyond

Eröffnungssequenz vom Staffel-Finale     

  


One day, before there where days,
everthing, before there was anything.





Was bisher geschah (im Universum)

Zeitskalen
(Milliarden Jahre)
Evolution 0.5-4.0
geologisch 4.5
kosmisch 13.7





Fiel das Wasser vom Himmel?

3.8-4.4: 'das große Bombardement'

[D. Aiguilar]
Kam das Wasser durch Kometen auf die Erde?





Die Kontinente fielen nicht vom Himmel

am Anfang gab es nur geschmolzen Kruste

ohne Kontinente nur Wasser

Exoplaneten?

[Patchett & Clement, 2002]




Wie kam der Sauerstoff in die Atmosphäre?

am Anfang aller Tage

Erdkruste: $ \ $ 46% $ \ $ Sauerstoff
Atmosphäre: $ \ $ 0% $ \ $ Sauerstoff (nur Stickstoff)


damals: 0% $\ \color{darkGreen} \Longrightarrow \ $ heute: 21%

[lifeadrift]

[lifeadrift]



aller Sauerstoff ist biologischen Ursprungs
Mikroben, Pankton, Pflanzen, . . .

aber
das Leben hat 25 mal mehr Sauerstoff produziert
als heute in der Atmosphäre ist





Die große Oxidierung

vor 2.45 Milliarden Jahren:
starker Anstieg des Sauerstoffgehalts in der Atmosphäre

kein Eisen mehr da?

Plattentektonik aktiviert?

Folgen:

[A.L. Sessions, Current Biology ‘09]




Schneeball-Erde ('Hoth' - Star Wars)

nach der großen Oxidierung (2.45) wurde es kälter

[climategate] 100-300 Millionen Jahre – CO2 Anstieg (Vulkane)




Wie lange hat es gedauert, das mit dem Leben?


sehr schnell

einfache Zellen
fast sofort




sehr langsam

4 Milliarden Jahre lang nur im Wasser





Die Kambrische Explosion

545-480: starker Anstieg der Artenvielfalt - Besiedlung der Kontinente

[Leonard Eisenberg]

Urmünder (Protostomia) Plattwürmer, Tintenfische, Muscheln, Schnecken, Hunderfüßler, ...
Stachelhäuter (Echinodermata)    Seesterne, Seeigel, ...





Zeitskalen des Lebens

Frage

war die Entwicklung des Lebens auf der Erde
schnell oder langsam?






Antwort

wir wissen es nicht

Das Leben im Universum

- Bausteine des Lebens -

Habitabel - lebensfreundlich

da, wo das Wasser fließt

[Orbiting Frog]






Zone des Lebens in der Milchstraße






Elemente des Lebens


$\ $Mensch$\ $ $\ $ Ca: 1.5%$\ $ $\ $P: 1.2%$\ $ $\ $Ka: 0.2%$\ $ $\ $Cl: 0.2% $\ $$\ $ Na: 0.1%$\ $
$\ $Erde $\ $ $\ $ Fe: 32%$\ $ $\ $O: 30%$\ $ $\ $Si: 15%$\ $ $\ $Mg: 14% $\ $
... gibt es in Hülle und Fülle!





Cocktail des Lebens

Leben braucht

flüssiges Wasser
habitable Zonen + Exoplaneten
schwere Elemente
überall im Kosmos vorhanden
geologische Prozesse + Biosphäre
Zeit
geologische Prozesse + Evolution


Wieviel Zeit braucht Leben?





Das Leben im Universum

- Exoplaneten -

ferne Welten – Exoplaneten

[Spaceart] [Caltech]





Exoplaneten - wie findet man sie?


Transit, Bedeckung Radialbewegung
[astronoo.com]
[IAC]
[NASA] [ESO]





Heiße und kalte Welten

[Kepler/Seti]




Diamanten-Planet 55 Canrci e


[NASA]

41 Lichtjahre Entfernung






Magma Planet UCF-1.01

33 Lichtjahre Entfernung, Stern: GJ 436


[NASA]










Kepler-16b (’Tatooine’ - Star Wars)

[NASA]





Exoplaneten in der lebensfreundlichen Zone

[NASA/IPL]




Welten wie die Erde?

Studie von 122 Sonnen-ähnlichen Sternen


[Harward et al., Science ‘10; Keck]
[Harward et al., Science ‘10; Keck]
25-30% aller Sonnen-ähnlicher Sterne haben Erd-ähnliche Planeten

100-300 Milliarden Sterne in der Milchstraße

$\displaystyle \left.\begin{array}{rl} 20\% & \mbox{wie unsere Sonne} \\ 25-30\% & \mbox{haben Gesteinsplaneten} \end{array}\right\}$
4-18 Milliarden Erden?





Habitable Welten?

Studie von 102 roten Zwergen

ca. 40% aller roten Zwerge haben Erd-ähnliche Planeten in habitablen Zonen
[ESO - HARPS (2012)]
Gliese 581 d

100-300 Milliarden Sterne in der Milchstraße

$\displaystyle \left.\begin{array}{rl} 80\% & \mbox{rote Zwerge} \\ 40\% & \mbox{haben Gesteinsplaneten} \end{array}\right\}$
30-100 Milliarden Erden?





Was wissen wir über Exoplaneten?

[NASA]





Das Leben im Universum

- Das Genesis Projekt -

Einheimisches Leben auf ferne Welten

so unterschiedliche Welten



[NASA]
[NASA]





Irdisches Leben auf fernen Welten

irdisches Leben könnte sich auf fernen Welten entfalten

dazu brauchen wir:
» Wissen über Exoplaneten
» ein Genlabor
» viel Zeit

interstellare Raumfahrt ohne Menschen


[Wikipedia]
[Wikipedia]

[WASP-18b, National Geographic]





Die Frage nach dem warum?

Warum sollten wir uns die Mühe machen,
dem iridischen Leben die Möglichkeit zu geben,
sich auch auf fernen Welten zu entwickeln?

[ESA]