Die Erde im Visier außerirdischer Zivilisationen
Was wissen extraterrestrische Intelligenzen von uns, falls es sie gibt? Vielleicht mehr, als uns lieb ist, denn über 2.000 Sterne in der näheren Umgebung haben eine privilegierte Position, von der aus sich die Erde studieren lässt. Zu 75 davon sind bereits irdische Radiosendungen gelangt.
Ein Beitrag von Rüdiger Vaas
Seit 1995 wurden über 5.200 Planeten bei anderen Sternen entdeckt. Bei fast 4.000 dieser Gestirne unserer Milchstraße sind sogar mehrere Trabanten nachgewiesen. Hinzu kommen rund 9.000 weitere extrasolare Planetenkandidaten. Allein in der Milchstraße gibt es wohl ungefähr so viele fremde Welten wie Sterne – über 100 Milliarden.
Sternfinsternisse verraten Planeten
Rund 70 Prozent der bekannten Exoplaneten wurden mit der Transitmethode aufgespürt. Wenn ein Planet vor seinem Heimatstern vorüberzieht, nimmt dessen Helligkeit von uns aus gesehen geringfügig ab. Der Verdunklungseffekt ist winzig, aber messbar. Beispielsweise verfinstert Jupiter die Sonne um 1,1 Prozent; bei der viel kleineren Erde sind es nur 0,008 Prozent. Um das zu messen, müssen sich Beobachter, Planet und Sonne fast auf einer Linie befinden. Hinsichtlich der Erde trifft dies nur für einen 0,528 Grad schmalen, ringförmigen Himmelsstreifen zu: die sogenannte Erdtransitzone (ETZ). Noch enger, 0,262 Grad, ist die eingeschränkte ETZ, in der die Erde weniger als plus/minus ein Viertel des Sonnenradius über oder unter dem Sonnenmittelpunkt vor unserem Heimatstern vorbeizieht und dabei mindestens zehn Stunden lang beobachtet werden kann.
Nachbarsterne in der Erdtransitzone
Zum ersten Mal haben 2016 zwei Astronomen untersucht, welche Nachbarsterne in der eingeschränkten ETZ liegen. Dazu werteten René Heller vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Göttingen und Ralph Pudritz von der McMaster University im kanadischen Hamilton Daten des deutschen Hipparcos-Satelliten aus, der zwischen 1989 und 1993 die Position von 2,5 Millionen Gestirnen vermessen hat. Ergebnis: Im Umkreis von 1.000 Parsec (Parallaxensekunden) – das sind 3.260 Lichtjahre – gibt es 82 sonnenähnliche Sterne, von deren Planeten aus Erdtransits nachweisbar wären. Hochgerechnet auf die ganze Scheibe der Milchstraße sind es über 100.000. Welche Sterne sich in der ETZ befinden, ändert sich allerdings. „Weil sich die Sterne in unserem dynamischen Universum relativ zueinander bewegen, wechseln die Logenplätze mit der Zeit“, sagt Lisa Kaltenegger von der Cornell University in Ithaca. Manche Sterne gewinnen diese privilegierte Position vorübergehend, andere verlieren sie. Die österreichische Astronomin hat zusammen mit Jackie Faherty vom Hayden Planetarium im American Museum of Natural History in New York City eine genaue Bestandsaufnahme veröffentlicht. Grundlage waren die Präzisionsdaten des im Dezember 2013 gestarteten europäischen Satelliten Gaia. Er misst die Position und Eigenbewegung von rund 1,5 Milliarden Sternen in der Milchstraße – und dies viel genauer, als es jemals zuvor möglich war.
2.034 Sterne in der ersten Reihe
Lisa Kaltenegger und Jackie Faherty identifizierten 1.715 Sterne, von deren Perspektive aus hätte beobachtet werden können, wie die Erde in den letzten 5.000 Jahren periodisch vor der Sonne vorbeizog. Bei 319 weiteren Sternen wird eine solche Miniatursonnenfinsternis durch unseren Heimatplaneten innerhalb der nächsten 5.000 Jahre nachweisbar sein. „Diese insgesamt 2.034 Sterne sitzen gewissermaßen in der ersten Reihe, um der Erde als Transitplanet zuzuschauen“, sagt Jackie Faherty.
„Wir fanden, dass 43 Prozent der Sterne in unserer Liste mindestens 10.000 Jahre in der ETZ verbringen, 68 Prozent über 5.000 und 94 Prozent wenigstens 1.000 Jahre“, berichten die Astronominnen. „Das würde für eine Zivilisation dort ausreichen, um die Erde als interessanten Planeten zu identifizieren.“
Jeder vierte Stern hat lebensfreundliche Temperaturen
Die meisten Sterne, die sich gegenwärtig in der ETZ befinden, sind Rote Zwerge (1.050). 128 gehören zur Spektralklasse G wie unsere Sonne. 75 sind ausgebrannte Weiße Zwerge. Selbst solche alten Sternruinen können noch Planeten beherbergen. Ein paar davon wurden bereits aufgespürt. Ein Team um den Astronomen Jay Farihi vom University College London hat Anfang 2022 bekannt gegeben, dass bei dem Weißen Zwerg WD1054–226 im Südhimmelsternbild Becher, 117 Lichtjahre entfernt, sogar ein Trabant in der lebensfreundlichen Zone kreist – in nur 2,5 Millionen Kilometer Abstand von seinem Stern. Er ist allerdings nicht in der ETZ. Sehr wahrscheinlich hat auch die Mehrzahl der ETZ-Sterne Planeten; und viele davon umkreisen ihren Stern in einer Distanz, die lebensfreundliche Temperaturen mit sich bringt. Das ist vielleicht bei jedem vierten Stern in der Milchstraße der Fall.
Planeten in der Erdtransitzone
Immerhin sind bereits bei sieben der ETZ-Sterne Planeten nachgewiesen. So kreist um Ross 128 im Sternbild Jungfrau – mit 11 Lichtjahren Distanz der 13.nächste Stern der Sonne – ein Planet vom doppelten Durchmesser der Erde. Von ihm aus gesehen bedeckte die Erde die Sonne 2.158 Jahre lang, zwischen 1037 vor unserer Zeitrechnung und dem Jahr 1121. In dieser Zeitspanne regierte Alexander der Große, das Römische Reich zerfiel und die Maya-Zivilisation erreichte ihren Höhepunkt.
Teegardens Stern in der Konstellation Widder ist mit 12,5 Lichtjahren Distanz der 25.nächste bekannte Stern. 2003 hat Bonnard John Teegarden vom Goddard Space Flight Center der NASA ihn zusammen mit seinem Team entdeckt. Später wurden dort zwei etwa erdgroße Planeten nachgewiesen. Ab 2050 werden sie 410 Jahre lang in der ETZ sein. Der 14,6 Lichtjahre ferne Stern GJ9066 hat einen Planeten, von dem aus sich ab 2867 die Erde für 932 Jahre vor der Sonne erspähen lässt. Und TRAPPIST-1 im Sternbild Wassermann, 45 Lichtjahre entfernt, besitzt sogar mindestens sieben Felsplaneten, die ungefähr so groß wie die Erde sind. Das haben Messungen mit dem Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope am La-Silla-Observatorium in Chile ab 2016 ergeben. Vier umkreisen den Roten Zwergstern in der lebensfreundlichen Zone. Dieses System wird sich ab dem Jahr 3663 insgesamt 2.371 Jahre lang in der ETZ befinden.
Die drei weiter als 100 Lichtjahre entfernten Planetensysteme wurden vom Weltraumteleskop Kepler im Rahmen seiner K2-Mission ab 2014 entdeckt. Der Rote Zwerg K2-240 hat einen Abstand von 238,1 Lichtjahren und zwei bekannte Planeten; sie befinden sich über die gesamte 10.000-jährige Zeitspanne in der ETZ. K2-65 in 205,7 Lichtjahren Entfernung ist mit seinem Planeten im Jahr 163 vor unserer Zeitrechnung in die ETZ eingetreten und wird sich dort noch mehr als 5.000 Jahre lang aufhalten. Und K2-155 im Sternbild Stier, 237,8 Lichtjahre entfernt, hat mindestens drei Planeten, davon einen in der lebensfreundlichen Zone; das System befindet sich seit über 5.000 Jahren in der ETZ und wird sie erst im Jahr 5139 verlassen.
Fremde Sterne können unsere Radiosignale empfangen
Lisa Kaltenegger und Jackie Faherty haben 117 Sterne identifiziert, die weniger als 100 Lichtjahre entfernt sind – uns also so nahe stehen, dass sie unsere Radio-, Radar- und später auch TV-Signale erreicht haben. 75 Sterne davon waren – oder sind noch – in der ETZ, 42 weitere werden es in Zukunft sein. Die Astronominnen schätzen, dass es statistisch gut zwei Dutzend erdähnliche Planeten in diesem Umkreis geben müsste.
Ob dort technische Zivilisationen existieren, ist ungewiss. Im Prinzip hätten sie dann die irdischen Signale empfangen können. Vielleicht haben sie bereits interstellare Raumsonden auf den Weg gebracht, um unsere Heimatwelt aus der Nähe zu inspizieren. Oder sie funken uns an. Im Rahmen der SETI-Projekte (Search for Extraterrestrial Intelligence) werden diese Sterne nun von den weltgrößten Radioteleskopen ins Visier genommen.
Wild gewordene Viren – warum wir es selbst in der Hand haben
Indem der Mensch heute immer mehr natürliche Ökosysteme in menschengemachte Lebensräume umwandelt und überall in engen Kontakt mit Wild- und Nutztieren kommt, erntet er unabsichtlich auch immer mehr der gefährlichen Infektionskrankheiten wie zuletzt Ebola oder Corona. Tödliche Viren kommen nicht plötzlich und unvermittelt aus der unberührten Wildnis abgelegener Urwälder zu uns; vielmehr lauert die Gefahr in den zu Nutzflächen des Menschen umgewandelten Habitaten – in neuen Agrarflächen und entlang der jüngsten Siedlungsränder. So macht es unsere moderne Welt immer wahrscheinlicher, dass Seuchen überspringen.
Im Anthropozän werden die Karten gleichsam neu gemischt und das Phänomen von Pandemien wird zur prägnanten Signatur unserer Moderne. Zum einen ist der Mensch mit seiner in den vergangenen Jahrzehnten sich immer enger vernetzenden Weltbevölkerung von mehr als acht Milliarden Menschen eine ideale evolutive Brutkammer für munter mutierende epidemische Viren; zum anderen lösen wir durch unsere Umweltveränderungen – von der breiten Entwaldungsfront gerade in tropischen Regionen bis zur Massentierhaltung unserer Nutztiere – Pandemien erst aus, die wir dann nicht mehr beherrschen. Paradoxerweise sind diese neuen Seuchen natürlichen Ursprungs, zugleich aber menschengemacht in dem Sinne, dass wir durch unsere Ressourcennutzung überhaupt erst die Voraussetzungen dafür schaffen. Damit aber – und das ist die gute Nachricht – sind Pandemien keineswegs unabwendbar.
Planeten mit Fotos und Luftanalysen nachweisen
Transits sind freilich nicht die einzige Möglichkeit, nach Exoplaneten zu fahnden. Eine andere – allerdings viel schwierigere – Methode besteht in einer direkten Abbildung. Mit einer speziellen Maske im Teleskop wird dabei der Heimatstern abgedeckt, weil er sonst seine Trabanten hell überstrahlt. Das ist, als würde man Motten fotografieren wollen, die um ein Flutlicht schwirren. Doch in einigen Fällen ließen sich schon Exoplaneten bei fremden Sternen sichtbar machen. Eine spezielle Beobachtungsgeometrie wie bei den Transits ist hierfür nicht erforderlich. Und Trabanten auf Umlaufbahnen mit größeren Radien sind sogar einfacher zu erkennen. So gesehen können außerirdische Astronomen die Erde auch finden, wenn sie nicht in deren ETZ liegt.
Mehr noch: Das reflektierte Sonnenlicht der Erde verrät kundigen Außerirdischen auch, dass es hier Leben gibt. Charakteristische Gase wie Sauerstoff, Methan und Ozon können in dieser Kombination und Konzentration nicht durch abiotische physikochemische Reaktionen entstehen. Sie gelten daher als Biomarker – und werden in einigen Jahren vielleicht von irdischen Observatorien bei Exoplaneten erspäht werden. Mehrere künftige 30-Meter-Teleskope und jetzt schon das Ende 2021 gestartete James Webb Space Telescope sind dazu in der Lage. Bei einigen Exoatmosphären wurden bereits Wasserstoff, Helium, Kohlendioxid, Wasser, Natrium, Kalium und sogar Barium spektroskopisch nachgewiesen – aber noch keine Indizien für Stoffwechselaktivitäten fremder Lebensformen.
Unterschiedliche Farben des Lebens
Auf der Erde wird Sauerstoff durch die Fotosynthese seit rund 2,6 Milliarden Jahren produziert. Das hat die Erdatmosphäre stark verändert und könnte für außerirdische Zivilisationen seit vielleicht zwei Milliarden Jahren detektierbar sein. Pflanzen haben das irdische Festland seit etwa 500 Millionen Jahren besiedelt. Sie prägen das irdische Spektrum. Das könnte mit lichtstarken Teleskopen auch von anderen Sternsystemen aus gemessen werden. Und noch früher haben Lebewesen die Farbe der Erde beeinflusst. Flechten – symbiotische Organismen aus Algen und Pilzen – gab es wohl schon vor 1,2 Milliarden Jahren. Und fotosynthetisch aktive Cyanobakterien bevölkerten die Ozeane bereits vor zwei oder drei Milliarden Jahren massenhaft. „Hätten Außerirdische die Erde anhand ihres Spektrums nach Leben abgesucht, hätten sie im Lauf von Jahrmilliarden unterschiedliche Farben gemessen“, sagt Lisa Kaltenegger.
Vielleicht sind wir also schon lange im Visier fremder Zivilisationen. Oder wir waren es – und diese sind längst ausgestorben. Eventuell haben sich diese Zivilisationen selbst zerstört, wie es der Menschheit aus eigenem Dünkel und Irrsinn gegenwärtig droht. Der im September 2022 verstorbene SETI-Pionier Frank Drake war fest davon überzeugt, dass es kluge Zivilisationen im Universum gibt. Doch auf uns selbst bezogen hat der Radioastronom seine Skepsis einmal so ausgedrückt: „Gibt es Intelligenz auf der Erde?“
Rüdiger Vaas
Philosoph, Publizist, Dozent sowie Astronomie- und Physik-Redakteur beim Monatsmagazin bild der Wissenschaft und Autor von 14 Büchern, zuletzt Einfach Hawking! (Kosmos, 2021).
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