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Terra X: Faszination Universum  | 21.09.2014  Sind wir allein?

Warum die Erde ein Glücksfall ist

Könnte ein anderer Planet im Universum eine ähnlich glückliche Entwicklung genommen haben? Oder ist die Erde ein Unikat? In der ersten Folge von „Faszination Universum“ geht Professor Harald Lesch dieser Frage nach. Schon etwa 1800 Planeten außerhalb unseres Sonnensystems – sogenannte Exoplaneten – haben Forscher bisher entdeckt. Doch welcher von ihnen könnte intelligente Lebensformen hervorgebracht haben? Auf der Suche nach vielversprechenden Kandidaten hilft der Blick auf unseren Heimatplaneten. Er liefert den Kompass bei der Suche nach einer zweiten Erde. 

Harald Lesch bei der Moderation von Faszination Universum

Unsere 1a-Lage in der Galaxis

Unser Sonnensystem liegt am Rand eines Seitenarms der Milchstraße - eine sehr gute Wohnlage im Kosmos. Warum das so ist, erklärt Harald Lesch in seiner Moderation.

(21.09.2014)
Kraniche fliegen vor Sonnenaufgang

Suche nach Erde Nummer zwei

Will man Planeten finden, die Leben beherbergen könnten, muss man zunächst nach geeigneten Sternen suchen: Sterne, die lang genug brennen, um einen Evolutionsprozess zu ermöglichen, wie er sich auf der Erde vollzogen hat. Und dann der nächste Schritt: Planeten finden, die diese Sterne umkreisen. Wie geht das eigentlich – Objekte, die selbst nicht leuchten, in Tausenden Lichtjahren Entfernung aufspüren?

(21.09.2014)

Eine Milliarde Jahre hat es nach der Geburt unseres Planeten gedauert, bis die ersten Einzeller als früheste Lebensformen entstanden. Dass es überhaupt so weit kam, verdanken wir nicht zuletzt einem alten Bekannten. Erst das Zusammenspiel mit dem Mond hat auf der Erde zu einem stabilen Klima geführt. Denn gäbe es den Mond nicht, würde die Erde um ihre Achse schlingern. Es gäbe keine festen Klimazonen und keine regelmäßig wiederkehrenden Jahreszeiten. Der Mond „packt“ die Erde dort, wo sie durch die Eigenrotation einen leichten „Bauch“ hat, am Äquator. Mit seiner Gravitation stabilisiert er ihre Achse.

Mond und Erde – ungleiche kosmische Geschwister

Während die beiden Monde des Mars viel zu klein sind, um einen vergleichbaren Einfluss auf unseren Nachbarplaneten auszuüben, ist unser Riesenmond ein echter Glücksfall. Wie kam die Erde zu einem so großen Trabanten? Einen Hinweis auf die dramatische Entstehungsgeschichte des Mondes lieferten die sechs Apollo-Flüge zwischen 1969 und 1971. Die Astronauten brachten von ihren Missionen insgesamt fast 400 Kilogramm Mondgestein mit, das im Labor untersucht wurde. Ergebnis: Die Brocken unterscheiden sich in ihrer chemischen Zusammensetzung kaum von irdischem Gestein.

Forscher leiteten daraus die heute gängigste Theorie zur Entstehung des Mondes ab: In der Frühzeit unseres Sonnensystems kollidierten zwei Vorläufer-Planeten auf der gleichen Umlaufbahn. Die kosmische Katastrophe hätte beide Himmelskörper zerstören können, doch weil Winkel und Geschwindigkeit günstig waren,
Mond und Erde kurz nach ihrer Entstehung
Lange Zeit nach ihrer Kollision glühten Erde und Mond noch. (Quelle: BBC)
entstand aus dem größeren die Erde und aus den Resten der Kollision der Mond. Aufgrund der Heftigkeit des Zusammenstoßes glühten Erde und Mond noch Millionen Jahre lang. Aus dieser Zeit stammen auch die dunklen Flecken, die der volle Mond uns zeigt. Die Anziehungskraft der Erde bremste die Drehung des Mondes um seine eigene Achse so weit ab, bis er ihr irgendwann nur noch eine Seite zuwandte. Durch die Hitzestrahlung der Erde konnte sich auf dieser Seite nur eine dünne Kruste bilden. In der Folgezeit kam es immer wieder zu heftigen Einschlägen auf dem Mond, die die dünne Gesteinskruste auf der Vorderseite durchschlugen. Lava aus dem Mondinneren trat aus und bildete riesige Felder, die beim Abkühlen eine dunklere Farbe annahmen. Als die Körper langsam abkühlten, entwickelte sich das Unglück zu einem Glücksfall für das Leben.

Dass unser Felsplanet einmal Leben tragen würde, war zum Zeitpunkt seiner Entstehung keineswegs ausgemacht. Voraussetzung für das Leben ist Wasser in flüssiger Form. Man nennt den Bereich, in dem ein um sein Zentralgestirn kreisender Planet flüssiges Wasser aufweist, habitable oder grüne Zone. Warum ausgerechnet die Erde in dieser lebensfreundlichen Zone gelandet ist, hängt mit einem kosmischen Ereignis zusammen, dessen Spuren man erst kürzlich entdeckt hat.

Der beste Platz im Sonnensystem

Dritter sein: in diesem Fall die erste Wahl

Planeten im Sonnensystem

Die Erde ist der dritte von vier Felsplaneten nahe der Sonne. Jenseits des Asteroidengürtels folgen die vier Gasriesen Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun. Eine Beinahe-Katastrophe sicherte uns den besten Platz im Sonnensystem: in der habitablen Zone. Wären wir näher an der Sonne, würde das Wasser verdampfen. Wären wir weiter draußen, wäre es nutzlos im Eis gefangen.

Unbewohnbare Gasplaneten

VLT bei Sonnenuntergang

Auf der Suche nach einer zweiten Erde blicken die Astronomen gezielt in die grünen Zonen der Sterne. Das Überraschende: Anstelle von Felsplaneten finden sie häufig Gasriesen – große Planeten, die überwiegend aus leichtern Elementen bestehen – in der eigentlich bewohnbaren Zone. Das hängt mit den Prozessen bei der Entstehung von Planetensystemen zusammen.

Geburtsstunde von Planetensystemen

Supernova im Krebsnebel

Die Kinderstube eines Sonnensystems ist eine Wolke aus Gas und Staub. Die Druckwelle einer nahen Supernova verdichtet das Gas, bis es unter dem Druck zündet. Auf einen Schlag können Tausende von Sternen entstehen. Um jeden der Sterne rotiert das restliche Material in einer Scheibe. Hier entstehen die Planeten.

Gestoppter Koloss: Jupiter

Jupiter

In einiger Entfernung vom Stern sammeln riesige Gasplaneten große Mengen an Material ein. Bei vielen Sternen wandern diese Gasriesen durch ihre große Gravitationskraft nach innen und schlucken alles, was sich ihnen in den Weg stellt – das Ende für Felsplaneten in der grünen Zone. In unserem Sonnensystem aber ist alles anders: Der Gasriese Jupiter ist weit draußen geblieben, in sicherem Abstand zur Erde. Was hat ihn auf seinem Weg ins Innere des Planetensystems gestoppt – und uns die Position in der grünen Zone überlassen?

Sedna, der Außenseiter

Umlaufbahn des Planeten Sedna

Die Suche nach einer Antwort führte Astronomen zu einer überraschenden Entdeckung: Am Rande unseres Sonnensystems, wo eigentlich nichts mehr sein dürfte, haben sie einen Zwergplaneten entdeckt: Sedna. Er ist derart weit entfernt, dass unsere Sonne von dort wie ein Stern von vielen am Nachthimmel erscheint. Für seinen Weg um die Sonne braucht Sedna mehr als 11.300 Jahre. Trotzdem gehört er zu unserem Sonnensystem. Was hat ihn so weit ins All hinausgeschleudert?

Ein wandernder Stern

Ein wandernder Stern streift unser Sonnensystem (Grafik)

Zu der Zeit, als unsere Sonne gerade erst in einem Sternenhaufen geboren wurde, muss eine Kraft von außen gewirkt haben – eine Kraft, die auch unsere Erde vor den Gasriesen bewahrt hat. Forscher gehen von folgendem Szenario aus: Ein Nachbarstern hat unser Sonnensystem gestreift und dabei die Himmelskörper weit auseinandergetrieben.

Glück gehabt

Wandernder Stern treibt Planeten auseinander (Grafik)

Die großen Gasplaneten gelangten dabei auf entfernte Außenposten, wo sie uns nicht gefährlich werden können. Sedna wurde weit ins Weltall hinausgetragen. Unseren günstigen Platz im Sonnensystem und damit die Entwicklung von Leben verdanken wir also einer Beinahe-Katastrophe. Blicken wir heute in den Nachthimmel, können wir unseren Glücksstern nicht mehr ausmachen. Niemand weiß, wo er nach Milliarden Jahren Wanderschaft durch den Kosmos geblieben ist.

Wo sind wir?

Nach der turbulenten Anfangsphase hat es keine nahe Begegnung unseres Sonnensystems mit einem vagabundierenden Stern mehr gegeben – vermutlich weil die Sonne und ihre Planeten sich eine sehr gute „Wohnlage“ in unserer Galaxie ausgesucht haben. Aber wo ist das genau? Diese Fragestellt sich der Mensch schon so lange, wie er in den Sternenhimmel schaut. Erst moderne Technik kann darüber Aufschluss geben. 1917 wurde auf dem Mount Wilson in Kalifornien das größte Spiegelteleskop der Welt installiert. Der damals 33-jährige Edwin Hubble richtete es auf Objekte, die man bis zuvor als Nebel bezeichnete. Sie erwiesen sich als eigene Sternenbänder, als fremde Galaxien, und untermauerten damit den Befund, dass unsere Milchstraße nur eine Galaxie von vielen ist. Welche Form sie hat, konnte Hubble damals noch nicht erkennen. Die Aufnahmen entfernter Galaxien verraten aber so viel über unsere eigene: Wir sehen am Nachthimmel unsere Galaxie von der Seite – und die Erde ist ein Teil davon.

Sternennebel in einer Infrarotaufnahme
Infrarot-Teleskope durchdringen die Gas- und Staubwolken unserer Galaxie. (Quelle: ESA)
Detailliertere Antworten versprechen sich die Forscher von dem flugzeuggetragenen Infrarot-Teleskop SOFIA, das in rund 13 Kilometern Höhe seine Arbeit verrichtet. Dort oben wird die Messung nicht mehr von der Atmosphäre gestört. SOFIA steht für „Stratosphären-Observatorium für Infrarot-Astronomie“. Nur Infrarot- und Röntgenteleskope erlauben es den Forschern, die Gas- und Staubwolken der Milchstraße zu durchdringen und bis in ihre letzten Winkel zu blicken. Aus der scheinbar chaotischen Verteilung der Sterne unserer Heimatgalaxie können Experten erkennen, dass sie die Form einer Spirale hat. Vier große Seitenarme vereinigen sich in einem Zentrum. Unser Sonnensystem liegt nicht in der Mitte, sondern am Rand eines Seitenarms – dort, wo es nicht so gefährlich ist wie im Zentrum der Milchstraße und dennoch genügend Sterne in der Nähe sind, um die Grundbausteine der Materie und des Lebens zu erbrüten.

Gesucht: Planeten unter einem guten Stern

Sterne sind die Voraussetzung für Leben. Aber nicht alle Sterne bieten günstige Bedingungen, unter denen sich Leben auf Planeten entwickeln könnte – es kommt auf ihre Größe und Leuchtkraft an. Denn Evolution von Lebensformen ist ein Prozess, der viel Zeit in Anspruch nimmt. Unsere Sonne ist besonders alt, und sie wird noch ungefähr fünf Milliarden Jahre lang brennen. Die Suche nach anderen belebten Planeten beginnt also mit der Suche nach geeigneten Sternen: Sie müssen lang genug brennen und die nötige Energie liefern, damit sich die Grundbausteine des Lebens bilden und komplexe Lebewesen entwickeln können.

Weltraumteleskop Kepler
Planetenjäger Nummer eins: das Weltraumteleskop Kepler (Quelle: NASA)
Seit 2009 fahnden die Astronomen mit dem Weltraumteleskop Kepler nach extrasolaren Planeten in der Milchstraße und haben schon viele interessante Kandidaten gefunden. Falls Astronomen eines Tages einen Planeten entdecken, dessen Heimatstern schon ebenso lang brennt wie unsere Sonne, der flüssiges Wasser und Land aufweist, dann könnte auch dort die Evolution Erstaunliches hervorgebracht haben. Vor einem Jahr jedoch begann das Teleskop zu taumeln. Seine Stabilisationskreisel, die es in einer ruhigen Bahn halten, sind ausgefallen. Die NASA hat Kepler schon abgeschrieben, doch einige Wissenschaftler wollen gerade jetzt, wo sie einer zweiten Erde womöglich ganz nahe gekommen sind, nicht aufgeben. Fieberhaft suchen sie nach einer Methode, das Teleskop doch noch weiter nutzen zu können. Sie hoffen, das Teleskop so drehen zu können, dass der Sonnenwind  es stabilisiert und Messungen zumindest für einige weitere Monate möglich werden. Schließlich ist die Frage noch nicht beantwortet: Sind wir allein?

Sendungsinformationen

Erstausstrahlung ZDF: 21. September 2014, 19.30 Uhr

Autoren: Iris Zink, Stefan Busse
Kamera: Michael Donecker, Benedikt Baldrian, Matthias Wahle u. a.
Schnitt: Hubert Müller
Redaktion TV: Christiane Götz-Sobel
Redaktion Online: Katja Treu

21.09.2014

Sendungsinformationen

Sonntag 21.09.2014, 19:30 - 20:15 Uhr

VPS 21.09.2014, 19:30 Uhr


Länge: 45 min.

Dokumentationsreihe, Deutschland, 2014

Faszination Universum

Links zum Thema

  • Teleskop SOFIA

    DLR - Raumfahrtmanagement: Das fliegende Infrarot-Observatorium SOFIA LINK

  • Kepler - die NASA-Mission

    NASA: Kepler Mission - die Suche nach potenziell bewohnbaren Planeten (engl.) LINK

  • Das ZDF ist für Inhalte externer Internetseiten nicht verantwortlich

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