Hunderte von erdähnlichen Planeten außerhalb des Sonnensystems wurden bis heute entdeckt. Wie sähe unsere Welt aus, wäre sie auf einer solchen „Supererde“ entstanden? Harald Lesch wagt das Gedankenexperiment – mit verblüffenden Ergebnissen.
Die Größe der Erde – bestimmt sie auch die Größe von allem, was darauf lebt? Hätten wir uns in einer anderen Welt zu Zwergen oder Riesen entwickelt? Manche der sogenannten Supererden sind nur halb so groß wie unser Planet. Die meisten sind jedoch deutlich größer: Trappist-1 g ist 10 Prozent größer als die Erde, Kepler-186f fast 20 Prozent, noch größer sind Kepler-442b, Gliese-667Cc und Kapteyn b, der schon fast das Maximum der Felsenplaneten darstellt und etwa 13 Lichtjahre von uns entfernt ist.
Was wäre ...
Auf der Erde sind wir der Schwerkraft von einem sogenannten g ausgesetzt. Auf Kapteyn b wäre die Erdanziehung knapp doppelt so groß. Das würde uns das Leben zur Qual machen: Bei 2 g gelingt es gerade noch so, aus eigener Kraft aufzustehen – wir fühlen unser Körpergewicht doppelt so schwer. Ohne kräftigere Muskeln kämen wir nicht weit. Zur Entlastung von Herz und Kreislauf, und um unser Gehirn mit ausreichend Sauerstoff zu versorgen, müssten wir die meisten Dinge im Liegen erledigen. Kleine Menschen wären auf solch einer Supererde im Vorteil. Der Exoplanet K2-56b jedoch würde uns vor unlösbare Probleme stellen: Er ist mehr als doppelt so groß wie die Erde und viel schwerer. Schon eine dreifache Erdanziehungskraft würde den dreifachen Sauerstoffanteil unserer heutigen Atmosphäre bedeuten. Auf Dauer würde der Sauerstoff unsere Lungen zerstören – wir würden ersticken. Auf einer solchen Supererde würde vermutlich nur eine Tiergruppe gedeihen: Gliederfüßer. Sie könnten der größeren Schwerkraft leichter widerstehen, und Ihre Atmungsorgane sind einfach und robust. Von der höheren Sauerstoffkonzentration würden sie profitieren. Insekten gehörten dann vermutlich zu den am höchsten entwickelten Lebewesen in solch einer Welt. Tatsächlich gab es vor rund 300 Millionen Jahren eine Sauerstoffkonzentration von über 30 Prozent auf der Erde – die Tracheenatmung der Insekten war damals sehr effizient, und es entwickelten sich Riesentiere: beispielsweise Libellen mit 70 Zentimetern Spannweite und Spinnen mit 30 Zentimetern Beinspannweite.
Bildquelle: Jasper James
Die Naturgesetze geben Grenzen vor, die auf jedem beliebigen Planeten gelten. Wir haben unsere Umgebung passend zu unserer Größe eingerichtet. Würden wir auf Insektengröße geschrumpft, käme es zu überraschenden Effekten. Insekten sind im Verhältnis zu ihrem Körpergewicht deutlich stärker als größere Tiere. Dies folgt aus einem Naturgesetz, das im Durchschnitt für alle Tiere gilt: Je kleiner die Tiere sind, desto stärker sind sie im Verhältnis zu ihrem Körpergewicht. So kann der Elefant ein Zehntel seines Körpergewichts tragen, ein Pferd ein Drittel, der Mensch ungefähr sein eigenes Gewicht und die Ameise das Zehnfache. Wären wir so groß wie Insekten, gäben uns die Naturgesetze noch mehr Superkräfte: Wir könnten aus großer Höhe bequem hinabgleiten, ohne uns zu verletzen. Und: Ein insektengroßer Mensch könnte wie Fliegen die Wände hochkrabbeln – vorausgesetzt, er hätte an den Händen die gleichen klebrigen Haftpolster und mikroskopisch feinen Härchen. Doch einen entscheidenden Nachteil hätte die Insektenexistenz: Mit einem winzigen Gehirn wären wir nicht mehr besonders schlau. Um richtig denken zu können, bräuchten wir wenigstens einige Millionen Nervenzellen – die finden wir erst bei Säugetieren.
Wie groß können Lebewesen werden, wenn man den Bauplan entsprechend verändert? Um zum Beispiel Hunde auf die doppelte Größe zu bringen, bräuchten sie deutlich größere Knochen. Denn größere Tiere benötigen stärkere Knochen: Das Skelett einer Etruskerspitzmaus macht nur fünf Prozent ihres Körpergewichts aus. Beim Boxer sind es etwa acht Prozent, beim Menschen bereits mindestens zwölf Prozent, und Elefanten bestehen bis zu 20 Prozent nur aus Knochen. Ein Hund in Elefantengröße bräuchte noch eine weitere Anpassung – etwa Elefantenohren. Elefanten geben nämlich über ihre Ohren Körperwärme ab, denn große Tiere haben, anders als kleine, zu wenig Oberfläche im Verhältnis zum Körpergewicht: Statt Auskühlung droht Überhitzung. Während der Mensch pro Gramm Körpergewicht einen halben Quadratzentimeter an Hautoberfläche besitzt, ist es beim Elefanten nur ein Zehntel davon. Zusammen mit der dickeren Haut ein echtes Problem, wenn man Wärme loswerden muss. Um nicht zu viel Hitze zu entwickeln und die Knochen zu schonen, bewegen sich große Tiere deshalb langsamer. In der freien Natur könnte so ein Riesenhund daher kaum von der eigenen Jagd überleben – er wäre angewiesen auf die Versorgung durch sein Herrchen.
Eine halb so große Erde hätte auch nur die Hälfte der Erdanziehungskraft. Alles würde uns hier im wahrsten Sinne des Wortes leichter fallen. Wir könnten meterhoch springen und müssten keine Angst vor Stürzen haben. Doch halbe Anziehungskraft heißt leider auch halber Atmosphärendruck. Das entspricht den Bedingungen in einer Höhe von 5.400 Metern auf unserem Planeten. Atemnot, Kopfschmerzen und Übelkeit wären die Folge. Mit der Zeit könnten wir uns an solch eine Höhe anpassen, indem unser Körper mehr rote Blutkörperchen produziert. Das Leben wäre nicht leicht, aber möglich. Ein viel größeres Problem zeigt ein Besuch auf dem Mars. Auf seiner Oberfläche finden wir ausgetrocknete Flusstäler - Spuren seiner Vergangenheit. Vor vier Milliarden Jahren hatte der Mars vermutlich eine dichte Atmosphäre, die von vulkanischen Eruptionen gespeist wurde. Doch kleine Planeten verlieren ebenso wie kleine Tiere ihre Wärme viel zu schnell. Sobald der Kern erkaltet, verschwindet auch das Magnetfeld. Die Folgen sind katastrophal: Der Sonnenwind kann die Atmosphäre ungehindert wegblasen. Ohne Luftdruck aber verdunstet das Wasser. Dieses Schicksal würde auch unsere Minierde ereilen. Der verkleinerte Planet würde zu einer trockenen, kalten Wüste.
Bildquelle: DLR
Die meisten Sterne direkt um uns herum leuchten zu schwach für unsere Augen. Es sind sogenannte Rote Zwerge, die häufigsten Sterne der Milchstraße. Einer von ihnen, Proxima Centauri, ist nur 4,2 Lichtjahre von der Erde entfernt. Proxima Centauri hat einen Planeten, der unserer Erde sehr ähnlich ist: Proxima b. Der Felsenplanet scheint nur wenig größer als die Erde zu sein, und auf ihm könnte flüssiges Wasser existieren. Was ihn deutlich von der Erde unterscheidet, ist sein Stern. Was würde es bedeuten, wenn dieser Zwerg unsere Sonne wäre? Die Bahn der Erde müsste 20 Mal näher an der Sonne verlaufen, noch innerhalb der Merkurbahn. Nur so würden wir noch genügend Energie von dieser Sonne erhalten. Aus solch geringer Entfernung würde die Sonne zehnmal größer am Himmel erscheinen als bisher. Doch Rote Zwerge sind bekannt für ihre gewaltigen Plasma- und Strahlenausbrüche. Die sogenannten Megaflares unserer Zwergensonne würden in regelmäßigen Abständen die Erde treffen und sie praktisch sterilisieren. Auf Dauer könnte man der tödlichen Strahlung nicht entgehen. Vielleicht ist unsere Sonne doch die eine unter 100 Milliarden Sonnen, die genau richtig für uns ist: die uns mit der richtigen Menge Energie versorgt und das Leben gedeihen lässt. Und vielleicht müssen wir uns gar keine Gedanken machen, welche Planeten und Möglichkeiten es um uns herum noch gibt. Denn in Wahrheit leben wir längst auf unserer Supererde.
Das Wissenschaftsmagazin präsentiert von Professor Harald Lesch.
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