@allmal zum durchlesen!
da hier im thread wenig begründete Fakten gebracht wurden mal ein bischen harte Kost für euch:
Prof. Dr. Ulrich Walter
Lehrstuhl für Raumfahrttechnik
TU München, Garching
© 2004
So mancher mag sich wundern, warum man sich diese Frage überhaupt stellt. Ist die Antwort „Natürlich sind wir nicht allein!“ nicht allzu offensichtlich, wo es doch vermutlich über 100 Milliarden Sterne allein in unserer Milchstraße gibt? Es müsste schon mit dem Teufel zugehen, sollten wir bei so vielen Sternen, mit vermutlich noch weit mehr Planeten, die einzige Zivilisation in unserer Milchstraße sein. Das jedenfalls ist die Meinung der meisten Menschen in unserem Kulturkreis. Verfolgt man diesen Standpunkt etwas genauer, gelangt man jedoch zu Widersprüchen. Denn sollte es auch nur auf jedem tausendsten Planeten dort draußen eine hochentwickelte Zivilisation geben, dann gäbe es allein in der Milchstraße mindestens 100 Millionen bewohnte Planeten. Ist das aber der Fall, dann sollten sich Außerirdische auf unserer Erde tummeln und der Raum sollte ausgefüllt sein mit vielen Nachrichten und Raumsonden zwischen den Kulturen. All das ist nicht der Fall. Oder, wie der berühmte Physiker und Nobelpreisträger Enrico Fermi es kurzerhand einmal ausdrückte, als er nach seiner Meinung zu Außerirdischen gefragt wurde: „Wenn es Außerirdische gibt, wo sind sie?“ Fermis berühmt gewordene Frage ist in der Tat das heute schlagendste Argument gegen die Existenz vieler außerirdischer Zivilisationen (in der Literatur gemeinhin als »Extraterrestrial Intelligence«, ETI, bezeichnet) in unserer Galaxis, denn bereits mit heute bekannten Techniken ließen sich die Entfernungen zwischen den Sternen überbrücken.
Das naheliegendste, weil bequemste, wäre ein Funkkontakt zu den bislang Unbekannten. Das hört sich zunächst einfacher an als es ist, denn um weit genug in das All hinauszulauschen, müssen Richtantennen eingesetzt werden. Doch in welche Richtung soll man suchen? Und überhaupt, auf welcher der unendlich vielen Frequenzen? Mit modernen Techniken sind diese Fragen gelöst: Man sucht mit »Brut Force«. So lauscht man mit »Phoenix«, einem der größten Projekte im weltweiten SETI Programm (Search for Extraterrestrial Intelligence), auf zwei Milliarden Frequenzkanälen zwischen 1,2 und 3,0 Ghz im sogenannten »kosmischen Wasserloch« gleichzeitig in den Weltraum, und peilt dabei etwa 1000 sonnennahe und sonnenähnliche Sterne an, die weniger als 200 Lichtjahre entfernt liegen. Doch allen Anstrengungen zum Trotz verliefen die bisherigen und auch gegenwärtigen Projekte, beginnend mit Ozma im April 1969 bis Phoenix, SERENDIP IV und BETA, die teilweise auch noch tiefer ins All hineinlauschten, erfolglos. Es konnte bis heute kein Signal reproduziert werden, das eindeutig auf den Kommunikationsversuch einer ETI hinwies. Es scheint, als gäbe es doch nicht so viele ETIs im All, wie zunächst vermutet.
Es mag der menschlichen Überzeugung widersprechen, aber Funksignale sind nicht unbedingt der beste Weg, kosmische Entfernungen zu überbrücken. Das Problem liegt hier beim Senden. Will man in alle Richtungen senden, weil ungewiss ist, wo die nächste Zivilisation liegt, dann benötigt man eine Sendeleistung, die dem Energieverbrauch der Erde von etwa 1013 Watt entspricht, um die gesamte Umgebung von etwa 1000 Lichtjahren zu erreichen. Und für jede Verzehnfachung der Sendetiefe benötigt man 100-mal mehr Sendeleistung. Um einmal quer durch unsere Milchstraße zu senden, benötigte man daher die 10.000-fache dieser Leistung. Und man müsste nach kosmischen Zeitmaßstäben stetig und immer, also mindestens über mehrere zigtausend Jahre senden, bis eine außerirdische Intelligenz zufälligerweise unsere abgestrahlte Frequenz trifft. Fürwahr, ein sicherlich auch für fortgeschrittene Zivilisationen gigantischer Aufwand.
Aber warum senden, wenn man nicht auch hinfliegen kann? In den Jahren 1973-78 wurde von der angesehenen British Interplanetary Society das sogenannte Daedalus-Projekt durchgeführt, in der die Frage beantwortet werden sollte, ob mit gegenwärtig vorhandener Technik, oder einer vernünftigen Erweiterung davon, ein automatisches Raumschiff zum 5,9 Lichtjahre entfernten Barnard's Stern fliegen könne. Die Antwort war eindeutig positiv. Ein gepulster Fusionsantrieb könnte ein Raumschiff auf 12 Prozent Lichtgeschwindigkeit beschleunigen und würde ihn in 50 Jahren erreichen. Darüber hinaus zeigte eine NASA-Studie aus dem Jahre 1975, dass bereits mit damaliger Technik Raumarchen, sogenannte »Insel-Drei Habitate«, konstruierbar wären, deren jede einzelne bis zu zehn Millionen Individuen Platz böte und über Jahrhunderte absolut autark existieren könnte. Sie beständen aus Zylindern von 32 km Längen und 6,4 Kilometer Durchmesser und böten einen Lebensraum von jeweils 1300 Quadratkilometer. Bei diesem Durchmesser erzeugte die eingeschlossene Atmosphäre bereits einen blauen Himmel mit Wolkenschichten in ein bis zwei Kilometer Höhe, also erdähnliches Wetter, und Ozon zum Schutz vor kosmischer Strahlung und die mit der Rotation der Zylinder hervorgerufenen künstliche Schwere nahezu erdähnliche Lebensbedingungen.
Nach gegenwärtigen Stand der Erkenntnis sollten sich Planeten, die biologisches Leben ermöglichen, in etwa 14 Lichtjahren Abstand und erdähnliche Planeten in etwa 32 Lichtjahren Abstand voneinander befinden. Raumarchen zusammen mit Daedalus-Antriebstechnologien ermöglichten also einen Flug zu solchen Planeten innerhalb von etwa 300 Jahren. Erlaubt man solchen Neuansiedlungen mit einer heute typischen Bevölkerungswachstumsrate von 0,01/a eine Regenerationszeit von 5000 Jahren, bevor sie sich zu neuen Planeten aufmachten, dann würde, gemäß diskreter Monte-Carlo-Berechnungen, eine Zivilisation innerhalb von etwa drei bis vier Millionen Jahren unsere Milchstraße durchgehend kolonialisiert haben. Dies ist vernachlässigbar klein im Vergleich zum Alter unseres Universums von etwa 13.000 Millionen Jahren und es darf mit Recht angenommen werden, dass es mindestens noch einmal so lange existieren wird. Mit anderen Worten, wenn es viele andere Zivilisationen gibt, dann hatten die meisten von ihnen genügend Zeit, die Galaxis zu kolonialisieren – und auch unsere Menschheit hat in Zukunft diese Chance.
Man könnte einwenden, allein dass eine Kolonialisierung möglich ist, bedeute nicht unbedingt, dass sie auch durchgeführt würde. Manche glauben, dass ETIs ganz einfach kein Interesse oder ausreichende Motivation für eine Kolonialisierung haben (Beschaulichkeits-Hypothese), andere, dass ETIs nicht lange existieren, weil sie sich vor den Auswanderungsbemühungen durch nukleare Kriege selbst zerstören (Selbstzerstörungs-Hyphothese) und wieder andere glauben gar, ETIs wollen die Erde als Naturschutzgebiet oder als urtümliches »Freiwildgehege« erhalten (Zoo-Hypothese). Es gibt eine Reihe von Einwänden gegen diese Hypothesen. Alle genannten Gründe sind temporäre Gründe. Sie können sich über die Entwicklungsstadien der Außerirdischen verändern und sich genau ins Gegenteil verkehren. Und selbst wenn eine Kultur ständig soziale Gründe hat, erklärt das nicht, dass alle der vermuteten Millionen Kulturen Außerirdischer zu allen Zeiten dieselben oder ähnliche soziale Gründe hat. Es ist auch keine universell gültige soziologische Theorie vorstellbar, die solche Gründe ableiten könnte. Denn die müsste sich auf Erkenntnisse stützen und die einzige Erkenntnis über kulturelles Verhalten kommt von uns selbst, die diese Verhaltensweisen bisher noch nicht zeigte. Diese Theorien können also a priori keinen allgemeingültigen Charakter haben.
Sollte man bis hierher doch noch Zweifel daran haben, es gäbe keine universalen sozialen Gründe für eine Auswanderung, oder die unüberwindbare Furcht vor einem katastrophalen Ausgang der Reise könne doch Auswanderungen verhindern, wird mit folgender Überlegung eines besseren belehrt. Ben Zuckerman, Professor am Physik- und Astronomie-Institut der Universität von Kalifornien in Los Angeles, zeigte, dass für viele ETI-Kulturen die Motivation inzwischen hoch genug sein muss, ihren Heimatplaneten zu verlassen: Ihr Stern ist inzwischen verloschen. In mathematisch einfacher Form zeigte er, dass dies für 700 Millionen bewohnbare Sternensysteme unserer Milchstraße zutrifft. Sollte es 100 Millionen ETI-Kulturen in unserer Galaxis geben, dann müsste mehr als eine Millionen von ihnen dieses Schicksal inzwischen ereilt haben. Konfrontiert mit dem Überleben der eigenen Rasse, werden alle genannten wie denkbaren sozialen Gründe einer Nichtkolonialisierung obsolet. Eine ETI-Rasse muss sich eine neue Sternenheimat suchen, um zu überleben. Jede anderen Einwände wie Kosteneffektivität oder Missionsrisiko verblassen demgegenüber.
Nach all diesen Überlegungen muss unsere Antwort auf die Anfangsfrage „Sind wir allein?“ daher konsequenterweise lauten: „Wir sind allein in unserer Milchstraße!“ Oder, um es etwas vorsichtiger zu formulieren, wenn es andere Zivilisationen gibt, dann nur sehr wenige, höchstens eine Handvoll.
Es gibt noch ein zweites Argument, das dieses für viele vielleicht enttäuschende Ergebnis stützt: die sogenannte Drake-Gleichung. Sie ist eine schlichte Aneinanderreihung der Wahrscheinlichkeiten von Bedingungen, die zur Entwicklung von fortgeschrittenen Zivilisationen notwendig sind. Dazu zählen die Abschätzung über Anzahl von Planeten, die Wahrscheinlichkeit, dass sie in der Ökosphäre ihres Sternes platziert sind, und die Bedingungen unter denen sie biologisches Leben und daraus intelligentes Leben hervorbringen können und schließlich natürlich der mittleren Lebensdauer technisch hochentwickelter Zivilisationen. Alle Wahrscheinlichkeiten zusammen multipliziert sollten schließlich die Anzahl intelligenter Zivilisationen ergeben, die heute existieren. Um uns nicht der uferlosen Diskussion über vermeintliche ETI-Lebensdauern auszusetzen, bilden wir einfach das zeitliche Integral über die Drake-Gleichung und fragen nach der Gesamtzahl jemals gelebter ETIs.
So einfach die Gleichung aussieht, sie ist bis heute nicht ausreichend bestimmt. Die Wissenschaft ist beispielweise noch weit davon entfernt anzugeben, in wie viel Prozent aller Fälle auf erdähnlichen Planeten biologisches Leben und in wie viel Prozent dieser Fälle daraus intelligentes Leben entsteht. Aus diesem Grunde fasst man heute meist alle biologischen Bedingungen zu einem biologischen Faktor zusammen. Interessanterweise sind es gerade die Biologen, die über diesen biologische Faktor der Existenz von ETIs kaum eine Chance geben. Dies jedenfalls ist die einvernehmliche Meinung fast aller großen Evolutionsbiologen wie Ernst Mayr, Lovejoy, Dobzhansky, Simpson, Francois oder Ayala. Die Gründe dafür sind sogenannte »kritische Evolutionsschritte«, deren Einzelwahrscheinlichkeiten selbst über das Alter unserer Erde hinweg gesehen gegen Null tendieren. Wie viele es davon gibt, ist strittig. Es scheinen mindestens fünf zu sein, manche Biologen führen mehrere Dutzend an. Ein kritischer Schritt beispielsweise ist der Übergang aus unbelebter anorganischer Materie zu ersten komplexen protobiontischen Lebensformen.
Das Problem liegt dabei im Informationssprung, den der Übergang von den einfachen Aminosäuren zu den komplexen Reproduktionsstrukturen ausmacht. Nehmen wir eine der einfachsten bekannten autonomen Reproduktionsmechanismen, das Bakterium Escherichia coli. Es enthält mit seinen etwa 2500 Genen eine Informationsmenge von etwa sechs Millionen Bits. Um eine solche Informationsmenge durch Zufall aus Aminosäurenbasen der irdischen Ursuppe zusammenzubauen wären etwa 101.800.000 Jahre notwendig gewesen. Um sich diese unvorstellbar große Zahl zu vergegenwärtigen, nehmen wir an, dieser Prozess wäre auf jeweils einem Planeten aller im sichtbaren Teil unseres Universum enthaltenen Sterne, das sind etwa 1022 Sterne, gleichzeitig abgelaufen. Dann würde es immer noch 101.799.978 Jahre dauern, bis auf irgendeinem dieser Planeten durch Zufall ein Bakterium E. coli entstanden wäre. Auch primitivere, nichtautonome Lebensformen, wie etwa Viren mit nur 50 Genen bräuchten immer noch etwa 1036.000 Jahre und änderten im Prinzip nichts an diesem Faktum. Mit anderen Worten, es ist praktisch ausgeschlossen, dass durch einen solchen Prozess die DNA eines ersten primitiven, sich selbst reproduzierenden Lebewesens direkt entstand. Und falls es doch so war, dann können wir angesichts dieser überwältigenden Unwahrscheinlichkeit mit Gewissheit sagen, dass die Erde der einzige Planet im Universum ist, auf dem dieser Prozess je stattgefunden hat.
Ein weiterer kritischer Evolutionsschritt ist der Übergang von höher entwickelten Lebensformen zu intelligenten. Es gibt, so der Evolutionsbiologe Stephen Jay Gould, in der Natur anscheinend nicht nur keine eingebaute Entwicklung zu höherer Komplexität, sondern erst recht keine zur Intelligenz. Nirgendwo in der DNA irgendwelcher Lebewesen ist die Entwicklung zu irgendeiner Intelligenz vorgegeben. Tatsächlich scheint sie sogar außerordentlich unwahrscheinlich zu sein. Ernst Mayr wies darauf hin, dass es im Tierreich wenigstens 40 unabhängige Entwicklungen zu Augen gegebenen hat, dass aber unter den mehr als Milliarden verschiedenen Tierarten, die alle auf einem Planeten leben, der für Intelligenz geschaffen scheint, nur eine einzige geschafft hat, höhere Intelligenz zu entwickeln. „Daher“, so Mayr, „ist im Gegensatz zu Augen die Entwicklung von Intelligenz unwahrscheinlich.“ Unter den führenden Evolutionsbiologen gibt es den Konsens, dass die Entwicklung zu einer dem Menschen vergleichbaren Intelligenz so unwahrscheinlich ist, dass sie kaum auf einem zweiten Planeten in unserem sichtbaren Universum stattgefunden hat. Der französische Biologe Jacques Monod drückte dies in seinem einflussreichen Buch »Zufall und Notwendigkeit« folgendermaßen aus: „Das Universum geht nicht schwanger mit Leben, noch die Biosphäre mit Menschen“.
Nicht nur die kritischen Evolutionsschritte lassen die Existenz außerirdischer Intelligenz äußerst zweifelhaft erscheinen, auch die vielen unkritischen Evolutionsschritte, die sich trotz ihrer hohen Einzelwahrscheinlichkeit zu einer sehr geringen Gesamtwahrscheinlichkeit aufmultiplizieren. So betrüge sie bei 300 angenommenen Schritten zu je 90% Einzelwahrscheinlichkeit ganze 10-14. Die Wahrscheinlichkeit zur Evolution einer menschlichen Rasse mit genau diesen uns vertrauten Eigenschaften wäre demnach sehr klein und würde sich sonst nirgendwo in unserer Milchstraße wiederholen. Der Evolutionsbiologe John Maynard Smith beschrieb diese Unwahrscheinlichkeit der Evolution zu menschlichen Leben einmal so: „Wenn es möglich wäre, die gesamte Evolution zu Tieren zu wiederholen, beginnend bei den Anfängen im Kambrium (mit, um Laplace gerecht zu werden, einem der Tiere um einen halben Meter nach links versetzt), dann gibt es keine Garantie – tatsächlich keine Wahrscheinlichkeit – dass das Ergebnis dasselbe wäre. Es gäbe keine Eroberung des Landes, kein Auftreten von Säugetieren und sicherlich keine Menschen.“
Es fällt schwer, die Gesamtheit dieser Aussagen in einen konkreten biologischen Faktor der Drake-Gleichung zu fassen. Tatsächlich erhält man, wenn man die möglichen Extreme auslotet, eine Variation des biologischen Faktors von bis zu 20 Größenordnungen. Das einzig gemeinsame daran ist, dass der Faktor wohl um viele im Größenordnungen kleiner als Eins ist.
Demgegenüber lassen sich die kosmologischen und astronomischen Bedingungen, als Voraussetzung für biologisches Leben, relativ gut statistisch abschätzen. So schätzt man den Anteil der Sterne, die eine Ökosphäre besitzen, auf etwa 10 Prozent und solche die ein Planetensystem besitzen auf etwa 25% und die mittlere Anzahl von Planeten, die in eine Ökosphäre fallen, auf etwa ein Prozent. Insgesamt rechnet man heute mit einem astronomischen Faktor der Drake-Gleichung von etwa 0,0005.
Selbst wenn die Wissenschaftler das Rätsel der Evolution von unbelebter Materie zur Intelligenz verstanden hätten, blieben noch viele Fragen offen und die Drake-Gleichung wäre weiterhin ein unverlässliches Werkzeug zur quantitativen Bestimmung von ETIs. Es gibt einfach immer noch zu viele Einflüsse, die bis heute unverstanden bleiben oder bis vor kurzen nicht einmal bekannt waren. So scheint es, dass ein großer Mond, wie ihn die Erde besitzt, unerlässlich für hochentwickeltes Leben ist, da nur er eine stabile Rotationsachse und damit gleichbleibende Klimaverhältnisse auf einem Planeten garantiert. Andererseits wissen wir heute, dass die Entstehung eines großen Mondes extrem unwahrscheinlich ist, weil er in den Urzeiten unseres Sonnensystems durch die Kollision der Erde mit einem anderen großen Planeten hervorging. Tatsächlich besitzt kein anderer Planet im Sonnensystem einen vergleichbar großen Mond. Genauso scheint die Existenz des großen Gasplaneten Jupiter für intelligentes Leben auf der Erde unabdingbar. Wegen der großen Schwerkraft, die der Jupiter auf seine Umgebung ausübt, hat er wohl sehr frühzeitig einen Großteil der umher schwirrenden Kometen aus dem Kuiper-Gürtel eingefangen und so die Frequenz ihrer katastrophalen Kollision mit der Erde, bei der alle höheren Lebensformen ausgelöscht werden, auf nur etwa eine pro 10-100 Millionen Jahre begrenzt. Computersimulationen ergaben, dass ohne den »Staubsaugereffekt« des Jupiters die Einschlagsrate von Kometen, die Leben zerstören können, etwa 1000 mal größer gewesen wäre als dies in der Erdgeschichte tatsächlich geschehen. Statt dessen wären diese Katastrophen also ungefähr alle 10 – 100 Tausend Jahre eingetreten, viel zu kurz, um nachhaltig höhere Lebensformen und somit intelligentes Leben zu entwickeln. Computersimulationen zeigen aber auch umgekehrt, dass zwei Gasplaneten von der Größe Jupiters ein für kleineren Planeten gravitativ instabiles Planetensystem erzeugten, in dem sie langfristig die aus dem System geschleudert würden. Ebenfalls das eindeutige Aus für Leben jeglicher Art auf diesen Planeten.
All diese Erkenntnisse, die erst neueren Datums sind, lassen darauf schließen, dass noch manch andere Bedingung in der Drake-Gleichung zu berücksichtigen ist, die die Wahrscheinlichkeit für die Entwicklung zu technisch fortgeschrittenen Zivilisationen beeinflusst. Sie alle korrigieren die bisherigen, sowieso schon mageren Wahrscheinlichkeitsraten weiter nach unten, so dass zu befürchten ist, dass die vielleicht Handvoll Zivilisationen in unserer Milchstraße, die wir bisher noch für logisch möglich hielten, sich auf eine konkrete und definitive Zahl reduziert: Eins – Wir allein und sonst keiner.
