Mai 11 2010

Die dünne Luftschicht des Lebens

Planetologen und Astrobiologen sind sich heute darin einig, dass ein Planet nicht viel kleiner als die Erde sein darf, um lebensfreundlich zu sein. In diesem Artikel will ich erklären, warum er auch nicht viel grösser sein darf.

Wäre die Erde etwas kleiner, könnte sie kein Leben, wie wir es kennen, tragen. Denn wäre sie kleiner, würde sie schneller auskühlen – dies hätte zur Folge, dass die Plattentektonik bereits wieder zum erliegen gekommen wäre. Ohne Plattentektonik gibt es aber keinen lebenswichtigen Kohlenstoffzyklus und keinen neuen Gesteine für Kontinente – die Erosion würde die Kontinente langsam ins Meer waschen. Wäre die Erde etwas kleiner, hätte sie wohl auch keinen Geodynamo – und damit auch kein planetares Magnetfeld, das stark genug ist, um die relativ dünne Erdatmosphäre vor Erosion durch Strahlung und Sonnenwind zu schützen. Die Gravitation wäre geringer, womit die Atmosphäre – insbesondere der lebenswichtige Wasserstoff – schneller entweichen würde.

All diese Überlegungen haben Planetologen und Astrobiologen nun schon seit einigen Jahren darauf schliessen lassen, dass die Erde sich in Sachen Masse / Grösse am untersten Ende der möglichen Spannbreite lebensfreundlicher Planeten befinden muss – viel massivere bewohnbare Planeten, etwa von 2, 3, 5 Erdmassen sollten demnach möglich sein, aber weniger als 0.9 oder gar 0.95 Erdmassen dürfte ein Planet nicht aufweisen. Eine solche Aussage sollte einen aber immer aufhorchen lassen: es ist per se nicht sehr wahrscheinlich (aber durchaus „möglich“, so wie es auch möglich ist, im Lotto zu gewinnen…), dass wir innerhalb einer beliebigen Verteilung eine Extremposition einnehmen. Aussagen, die unbesehen hinnehmen, dass wir „extrem“ sind, sollten immer kritisch unter die Lupe genommen werden. In diesem Fall heisst das: möglicherweise ist die Spannbreite lebensfreundlicher Planeten einfach sehr schmal. Schon Planeten mit etwas höherer Masse müssten dann bereits nicht mehr bewohnbar sein. Ist das denkbar? Und wenn ja – was sind die Mechanismen?

Komplexes Leben, wie wir es kennen, benötigt freien Sauerstoff in der Atmosphäre. Dieser bietet in Kombination mit biologischem Material die chemische Energie, die „Tiere“, also Lebewesen, die sich unter Freisetzung gespeicherter chemischer Energie bewegen können, überhaupt erst möglich macht. Ohne Sauerstoff gäbe es nur primitive Bakterien auf der Erde, die klein und energiesparend genug sind, um ihre Energie direkt aus der Photosynthese zu beziehen. Die meisten Lebewesen (alle Tiere) brauchen aber einen Mindestanteil an Sauerstoff in der Luft (bzw im Wasser), um zu überleben – rund 17% sind es etwa beim Menschen. Es ist nicht etwa die Menge Sauerstoff in der Luft, die den Unterschied zwischen lebensfreundlich oder lebensfeindlich ausmacht, sondern der Partialdruck (der Gesamtanteil) des Sauerstoffs.

[i]NACHTRAG: Hier muss ich etwas ergänzen. Ein beliebiger Sauerstoff-Partialdruck zwischen 0.16 und 1.6 bar ist prinzipiell atembar. Das Problem ist damit nicht in erster Linie nicht nicht-Verfügbarkeit von Sauerstoff, sondern die Anwesenheit von grossen Mengen CO2 in der Luft, die nicht so schnell in Form von Kalk gebunden werden können. Eine zu hohe CO2-Konzentration macht das Atmen unmöglich (siehe auch den zehnten Kommentar unten am Artikel).[/i]

Sauerstoff ist aber ein chemisch hochreaktiver Stoff – würde er durch photosynthetische Bakterien, die ihn als Abfallprodukt der Photosynthese freisetzen, nicht permanent nachgefüllt, würde er innert weniger Millionen Jahre mit den Oberflächengesteinen der Erde reagieren und so gebunden. Der Sauerstoffgehalt der Atmosphäre lässt sich nur in der Anwesenheit von Leben halten und musste sich erst über eine lange Zeit aufbauen – diese „Oxygenisierung der Atmosphäre“, einer der Schlüsselmomente der Erdgeschichte, fand vor etwa 2.5 Milliarden Jahren statt. Damals stieg der Sauerstoffgehalt innert rund einer Milliarde Jahre auf einen Partialdruck von etwas über 20%, und ist bis heute stabil.

Was hat dies mit einem grösseren Planeten zu tun? Ganz einfach: grössere Planeten haben massivere Atmosphären. Wenn die Atmosphäre aus der Entgasung des Planeten selbst stammt, dann wächst die Masse einer Atmosphäre mit der dritten Potenz zur Masse des Planeten. Die Oberfläche eines Planeten wächst mit dem Quadrat des Radius, der seinerseits (bei einem Planeten von erdähnlicher Zusammensetzung) etwa mit einem Exponent von 0.27 von der Masse abhängt (Beispiel: Ein Planet mit 3 Erdmassen hat einen 3^0.27 = 1.35fach grösseren Radius als die Erde). Das heisst, die Oberfläche eines Planeten wächst nur gerade mit ungefähr der Wurzel (0.27 + 0.27 = 0.54, Wurzel = 0.5) der Planetenmasse. Das heisst, die Atmosphärenmasse pro Flächeneinheit, ein anderer Ausdruck für den Atmosphärendruck, steigt mit zunehmender Masse sehr steil an, ungefähr mit der 5.5ten (3/0.54) Potenz. Ein Planet mit 3 Erdmassen hätte also bereits einen um den Faktor ~450 höheren Atmosphärendruck. Und das unter der eher konservativen Annahme, dass ein vulkanisch hochaktiver Planet mit 3 Erdmassen nicht einen grössern Anteil seiner Gase ausgast als die Erde. Weiter wurde hier nicht berücksichtigt, dass ein Grossteil der Erdatmosphäre (~98-99%) in der Form von Kalk in Gesteinen gebunden wurde (im Gegensatz zur Venus) – hier nehmen wir an, dass dieser Prozess auf der Supererde genau so effizent verläuft wie auf der Erde, was angesichts der proportional viel kleineren Oberfläche sehr optimistisch geschätzt ist.

Natürlich dauert es damit bei praktisch gleicher Produktion von Sauerstoff (die etwas grössere Oberfläche fällt kaum ins Gewicht) rund 450 Mal länger, um auf einem 3-Erdmassenplaneten den gleichen Sauerstoffpartialdruck zu erreichen wie auf der Erde. Nach 450 Milliarden Jahren ist aber der Stern des Planeten längst erloschen, oder die Plattentektonik des Planeten zum Erliegen gekommen. Wenn wir innerhalb von freundlich geschätzten 10 Milliarden Jahren (während der sich der Planet in der bewohnbaren Zone seines Sterns befindet) auf genügend Sauerstoff für komplexes Leben kommen wollen, darf der Planet nach der oberen Rechnung nicht mehr als etwa 1.3 Erdmassen besitzen.

47 Comments

  • By Alex, 11. Mai 2010 @ 23:49

    Schöner Artikel, danke! Über diesen Punkt war ich mir selbst gar nicht bewußt.

  • By ABpos, 12. Mai 2010 @ 13:05

    hallo,
    ein interessantes gedankenspiel.
    zum letzten abschnitt solltest du dir einige gedanken mehr machen.denn du unterschätzt das wachstum der bakterien sehr stark. auf einem planeten mit einer entsprechend größeren oberfläche sind auch entsprechen mehr rohstoffe für die bakterien zugänglich und somit mehr nahrung um sich zu vermehren. allein als beispiel: hätte ein bakteriem unendlich viele rohstoffe und eine durchschnittlich reproduktionszeit zwischen 15 und 30 minuten dann würde die bakterielle masse spätestens pi mal damen nach einem monat eine masse erreichen die der masse der erde entspricht.
    somit würde ich die anreicherung des sauerstoffs in der athmosphäre hauptsächlich von der zugangsmöglichkeit zu den rohstoffen und den wachstumsbedingungen (für das beispielbakterium geltend) abhängig machen.

    ps. vorrausgesetzt die lebewesen basieren auf der gleichen chemie wie wir

    mfg
    ABpos

  • By Bynaus, 12. Mai 2010 @ 13:11

    Wie erwähnt – dass die Oberfläche etwas grösser ist, fällt kaum ins Gewicht. Nehmen wir wieder den 3-Erdmassen-Planeten mit seiner pro Oberflächeneinheit 450 Mal massiveren Atmosphäre. Seine Oberfläche ist rund 1.7 Mal so gross wie jene der Erde – das heisst auch, 1.7 Mal mehr Rohstoffe für die Bakterien. Das wiederum heisst, dass es 1.7 Mal mehr Bakterien geben kann, die also statt 450 Milliarden Jahre \“nur\“ 450/1.7 = 265 Milliarden Jahre für die Oxygenierung der Atmosphäre brauchen. Das macht also kaum einen Unterschied.

  • By ABpos, 12. Mai 2010 @ 13:27

    es ist ja die sache es istkein lineares verhältnis.
    ps. sry.. irgendwie wurde mein kommentar zwei mal gepostet

  • By Bynaus, 12. Mai 2010 @ 14:25

    Doch – was die Verfügbarkeit von Rohstoffen angeht, ist es ein einfaches lineares Verhältnis. X Bakterien brauchen Y Rohstoffe – 2X Bakterien brauchen eben 2Y Rohstoffe. Die \“nichtliearität\“ ist nur beim Wachstum gegeben, bei unbegrenzten Rohstoffen. Das ist hier eben nicht der Fall. Die Oberfläche ist 1.7 Mal grösser, und damit hat sichs.

  • By Valary, 12. Mai 2010 @ 14:41

    Das die Atmosphäre eines Planeten auch mit seiner Größe, Zusammensetzung und seinem Entstehungsort im Sonnensystem zusammen hängt, war mir schon klar. Nur frage ich mich, warum die Erde im Verhältnis zur Venus so wenig Atmosphäre hat?

    Warum ist Plattentektonik denn so wichtig für das Leben?

    Und das die Erde immer noch, ich sag mal „wohl temperiert“, im Inneren ist, hängt auch zum Teil an der Gezeitenkraft des Mondes, denk ich mal.

    Ach ja, ich hab da mal was von einer Theorie gehört, die Kernspaltungsabläufe, durch eine Ansammlung von Uran, im Inneren der Erde vermutet. Wie stets denn damit?

  • By Bynaus, 12. Mai 2010 @ 15:34

    Die Venusatmosphäre ist so dicht, weil die Venus keine Ozeane hat, bzw, hatte, für den grössten Teil ihrer Geschichte. Ozeane ermöglichen die Ausfällung von CO2 als Kalk. Deshalb schrieb ich ja, die Erdatmosphäre sei zu 98-99% in Form von Kalk gebunden worden. Wahrscheinlich war die Venus entweder schon von Anfang an zu heiss für Wasserozeane, oder diese verdampften zu schnell, als dass sich nennenswerte Mengen an Kalk bilden konnten.

    Plattentektonik erhält den Kohlenstoffzyklus. Wie erwähnt, führt die Verwitterung von Gestein, das der Atmosphäre ausgesetzt ist, zur Bindung von CO2. Dieses CO2 ist eigentlich \“verloren\“ und kommt nur dank der Subduktion von Krustenmaterial wieder in die Atmosphäre. Ohne Plattentektonik gibt es nur \“Hot-Spot\“-Vulkanismus, und der ist nahezu CO2-frei. Zudem führt Plattentektonik zur neu-Bildung von Gesteinen und Kontinenten – ohne Plattentektonik gäbe es keine Kontinente und damit auch kein festes Land.

    Die Erwärmung der Erde durch die Gezeitenwirkung des Mondes ist vernachlässigbar klein. Der radioaktive Zerfall und die Wärme aus der Entstehungszeit sind um viele Grössenordnungen wichtiger.

    Ach, die \“Georeaktor\“-Idee, da wollte ich mal einen Artikel schreiben. Ziemlicher Unfug, wenn du mich fragst. Uran ist, in der Sprache der Geologen, ein sehr \“inkompatibles\“ Element, das sich nur sehr schwer in Kristallgitter einbauen lässt – deshalb wird es immer in Schmelzen gehen, wenn sich ihm diese Gelegenheit bietet. Das hat dazu geführt, dass ein Grossteil des Uran (~70%, IIRC), das unser Planet aufweist, in der Kruste konzentriert ist.

  • By Frido, 12. Mai 2010 @ 22:41

    Ein wirklich sehr interessanter Artikel, danke dafür! 🙂

    Die Argumentation ist sehr einleuchtend, allerdings glaube ich kaum, dass das Leben auf einer geeigneten \“Super-Erde\“ keine Möglichkeit finden würde. Insbesondere braucht man ja bei einem Druck von 450bar nicht 20% O2 in der Luft, da ja bei dieser Dichte sonst sofort alles in Flammen aufgehen würde, falls ich mich nicht irre. Solange die Atmosphäre nicht zu dicht ist, reicht ein Partialdruck von O2 von 200-400mbar bei entsprechender Anpassung der Lebewesen soweit ich weiß völlig aus, auch wenn z.B. 5 bar Stickstoff dabei sind.

    Wenn ich über den Artikel so nachdenke, kommt mir so eine interessante Hypothese in den Sinn: Könnte es sein, dass die Größe der bewohnbaren Planeten sich annähernd umgekehrt proportional zur Größe des Sterns verhält? Ein Planet um einen Roten Zwergstern z.B. hat praktisch keine Zeitprobleme, das Leben kann sich dort hunderte Milliarden Erdenjahre Zeit lassen. Eine Super-Erde böte unter diesen Bedingungen evtl. bessere Eigenschaften für Leben als ein erdgroßer Planet: Er bleibt länger geologisch aktiv, kann durch die dichte Atmoosphäre einen derart starken Treibhauseffekt haben, dass er weiter vom Stern entfernt kreisen kann, was ihn zusammen mit der großen Masse möglicherweise davor bewahrt, in eine gebundene Rotation gezwungen zu werden. Außerdem hat er ein starkes Magnetfeld und kann seine Bewohner so vor Flares schützen.

    Ein Planet mit Leben um einen F-Stern dagegen könnte es sich leisten, kleiner als die Erde zu sein: Durch die kurze Lebenszeit des Zentralgestirns braucht er keine 10 Milliarden Jahre lang Plattentektonik und die dünnere Atmosphäre ist leichter mit Sauerstoff anzureichern, was die Entwicklung von höherem Leben beschleunigen könnte.

    Damit wäre die Erde wieder einmal absoluter kosmischer Durchschnitt. 🙂

    Gruß,
    Frido

  • By Bynaus, 13. Mai 2010 @ 00:02

    @Frido: Danke für den interessanten Beitrag. Was du im ersten Abschnitt geschrieben hast, würde natürlich die Argumentation im Artikel etwas entschärfen. Ich war bisher unter dem Eindruck, dass ein gewisser relativer Sauerstoffpartialdruck (nicht weniger als 17% des Gesamtdruckes) nötig sei, um die Diffusion ins Blut zu ermöglichen. Hast du für die Aussage, ein Partialdruck von 200-400 mbar sei ausreichend (unabhängig vom Totaldruck – oder bis zu welchem Druck?), eine gute Quelle?

    Was die \“umgekehrte Proportionalität\“ angeht, ja, diesen Zusammenhang (allerdings nur für Rote Zwerge) habe ich bereits im Artikel \“Die Sonne, Rote Zwergsterne und das Ende des Universums\“ angesprochen. Es gibt aber durchaus Probleme: Gezeitenkräfte sind bei Roten Zwergsternen schon sehr stark – es gibt praktisch kein Entkommen aus der gebundenen Rotation. Wenn die Atmosphäre dicht genug ist, kann die \“einseitige\“ Erwärmung jedoch wieder ausgeglichen werden (siehe Venus, die praktisch überall gleich heiss ist). Ein Problem ist das eher für das Magnetfeld, dessen Intensität vermutlich mit der Rotationsgeschwindigkeit des Planeten zusammenhängt. Ein echtes Problem wäre aber der Wasserstoff – da das Wasser sich auf einer vulkanisch hochaktiven Super-Erde in den ersten Milliarden Jahren nicht in Ozeanen sammeln kann, muss es wohl oder übel als Wasserdampf in der Atmosphäre verbleiben – dort jedoch wird es von der UV-Strahlung (der Flares) aufgespalten und der Wasserstoff entweicht.
    Für den kleinen Planeten um den F-Stern sind die heftigeren Sternwinde und allgemein die höhere Einstrahlung ein Problem: beides führt zur Erosion der Atmosphäre, wobei die schwächere Gravitation dem noch weniger gut entgegenwirken kann.

  • By Bynaus, 13. Mai 2010 @ 00:19

    Ich bin dem jetzt etwas nachgegangen. Es scheint so, dass alle absoluten Sauerstoff-Partialdrucke zwischen 0.16 bar und etwa 1.6 bar \“atembar\“ sind – alles darüber oder darunter ist toxisch. Das \“verkürzt\“ nun allerdings die Zeit, die bis zur ausreichenden \“Oxygenierung\“ der Atmosphäre nötig ist, drastisch – im Prinzip dauert dies somit nicht länger, als auf der Erde. ABER: Die Atmosphäre ist deshalb noch nicht atembar. Das CO2 dieser massiven Atmosphäre muss ja gebunden werden (denn eine Atmosphäre mit einem so hohen CO2-Gehalt ist nicht atembar – man würde beim Atmen sofort \“ersticken\“). Eine Sauerstoffatmung in einer CO2-Atmosphäre macht keinen Sinn, weil ja gerade die Verbrennung von Sauerstoff und chemisch gespeicherter Energie zu CO2, sowie die anschliessende Abgabe von CO2 an die Umgebungsluft, die Grundlage für die chemische Energiespeicherung bilden. Lässt sich CO2 nicht an die Atmosphäre abgeben, macht \“Atmung\“ keinen Sinn.

    Das heisst, statt der Oxygenierung der Atmosphäre ist die Bindung des atmosphärischen CO2 viel wichtiger – bei einer nur gerade 1.7-fach grösseren Oberfläche, aber einer rund 450fach massiveren Atmosphäre dauert es einfach viel zu lange, bis das CO2 in Form von Kalk gebunden wurde, so dass \“Atmung\“ ein funktionierendes Konzept würde.

  • By Valary, 13. Mai 2010 @ 12:44

    Ja ja, mit Atmung in solch einer Atmosphäre, ist nicht viel. Das Leben passt sich aber immer den Bedingungen an, in dem es entsteht. Natürlich geschieht das in gewissen Grenzen, denn alle anderen Planeten, in unserem Sonnensystem, besitzen allgemein kein Leben.

    Die Frage ist dem nach: Kann Leben, in irgend einer Form, überhaupt unter solchen Bedingungen entstehen? Beispiel: Unter Wasser kann man auch nicht atmen, aber denn noch wimmelt es dort von Leben. Ok, dort muss natürlich, für die meisten Lebensformen, auch Sauerstoff, in gewisser Konzentration, vorhanden sein.

    Es muss also ein Konzept für das Leben, das z.b. ohne Sauerstoff auskommt, her.

  • By Alex, 13. Mai 2010 @ 15:56

    @Valary:
    Das schönste Konzept für Leben ohne Sauerstoff nützt nichts, wenn es für solches Leben keinen Weg zu höherer Komplexität gibt. Leben bahnt sich eben nicht immer seinen Weg sondern geht den Weg des geringsten Widerstandes.

    Ein Beispiel: In manchen Wüsten der Erde gibt es keinerlei höhere Lebensformen, allenfalls einige sehr hartgesottene Insketen, die sich tagsüber verbuddeln (und auch die sind nicht hier entstanden). Dennoch sind die Erdwüsten mit ihrer atembaren Stickstoff/Sauerstoffatmosphäre, den moderaten Temperaturen und der Abwesenheit gefährlicher Strahlung um Größenordnungen lebensfreundlicher als jeder andere Ort im Sonnensystem den wir kennen. Und Trotzdem hat sich hier höheres Leben (Säugetiere, etc.) keinen Weg gebahnt.
    Die Bedingungen, die komplexes Leben stellt sind äußerst speziell und in vielen Bereichen eng begrenzt.

    Hinzu kommt noch die Oberflächengravitation, die bei einem drei Erdmassen großen Planeten sehr hoch ist und die Möglichkeiten weiter eingrenzt. Die Planetenkruste dürfte aufgrund der höheren Wärmeproduktion auch dünner sein, was einer Supererde wohl eher den Namen Supervulkanerde verleihen dürfte.

    Gruß Alex

  • By Frido, 15. Mai 2010 @ 16:53

    @ Byanus: Ich denke nicht, dass es für angepasste Lebewesen ein Problem ist, in einer dichten CO2-Atmosphäre den Sauerstoff herauszufiltern und zu nutzen. Schließlich können ja auch die Erdpflanzen die paar wenigen CO2-Moleküle aus der Luft filtern und Sauerstoff abgeben, obwohl die Luft zu 20% daraus besteht.

    Trotzdem glaube ich aber, dass es einen gewissen Maximaldruck der Atmosphäre gibt, bei dem höheres Leben wie wir es kennen unmöglich wird. Wie groß der ist- das kann ich nicht sagen, vermutlich so um die 20-50bar?
    Bei einer extrem dichten Atmosphäre sehe ich z.B das Problem des Staubes und/oder der Wolken, was einen Großteil des Sonnenlichtes absorbieren und somit Pflanzenwachstum unmöglich machen könnte, man schaue nur auf die Venus.

    @Alex: Ich stimme dir zu, wenn du sagst, dass in der Wüste kein Leben entstehen kann. Aber ich glaube, dass wenn das Leben erst mal entstanden ist- dafür braucht man wahrscheinlich eine warme Ursuppe mit einem großen Fundus an Chemikalien und elektrischen Entladungen- dann ist es kaum auszurotten. Man denke nur an die \“extremophilen\“ Bakterien oder die Spekulationen zu Leben in der Atmosphäre der Venus, unter Europas Eispanzer, auf Titan etc.
    Allerdings glaube ich, dass sich das Leben ohne oxidierende Atmosphäre, die Energie liefern kann, kaum zu echter Intelligenz entwickelt.

    Gruß,
    Frido

  • By Bynaus, 17. Mai 2010 @ 13:08

    Atmen und Photosynthese sind zwei grundverschiedene Dinge. Im Gegensatz zur Photosynthese (die ein chemischer Prozess ist) spielt beim Atmen das Lösen von Gasen im Blut eine grosse Rolle: Sauerstoff aus der Luft löst sich in der Lunge im Blut, weil das Blut gegenüber der Atmosphäre damit untersättigt ist. CO2 hingegen ist gegenüber der Atmosphäre übersättigt und entweicht in der Lunge in die Atemluft. Sobald aber der CO2-Gehalt der Luft jenen im Blut übersteigt, funktioniert dieses System natürlich nicht mehr. Das Reaktionsprodukt, mit dem Sauerstoff im Körper reagiert, darf in der Atmosphäre nicht zu häufig sein.

    Auf der Venusoberfläche ist es ähnlich hell wie an einem trüben Tag auf der Erde. Die Atmosphäre wirft zwar den grössten Teil des Lichtes zurück, aber die Sonne ist rund doppelt so hell. Reflektierende Wolken haben aber grundsätzlich nichts mit dem Atmosphärendruck zu tun.

  • By Unbekannter Gast, 21. Mai 2010 @ 02:28

    ausserirdisches leben. vermutlich kommt auf jeden menschen eine völlig andere art leben da oben vor.
    wer sagt das aliens schwerkraft benötigen, oder lungen haben und gase einatmen müssen um zu leben ?
    es könnte auch aliens geben die in extremen Druckverhältnissen leben ( ähnlich wie tiefseetiere ) und weder luft zum atmen brauchen noch nahrung aufnehmen müssen wie wir sie kennen. villeicht nähren sie sich durch sonnenlicht. oder sie produzieren selbst energie.
    es könnte metallische lebensformen geben die ( sorry für den vergleich ) wie in terminator 2 als flüssiger klumpen metall umherkriechen. druck wäre da wohl egal.
    wäre unsere rasse nicht auf der grundlage von wasser entstanden sondern villeicht auf schwefel oder methan hätten wir vermutlich gesagt – Im weltraum ist leben ohne methan nicht möglich…blabla !
    ich denke das sich unsere wissenschaft selbst ausbremst nur weil mal wer behauptet hat das irgendetwas ohne einen bestimmten stoff nicht geht.
    es gibt natürlich noch weitere faktoren. strahlung und nähe zu sternen. unser leben ist auf unsere umgebung angepasst.abstand zur sonne und strahlung die gefiltert wird und natürlich die grundbestandteile des planeten. irgendwas muss er gehabt haben das moleküle angeregt hatten komplexer zu werden. diese komplexität bleibt aber nur wenn sich das nicht weiter groß verändert. ansonsten würde die erde zum mars oder jupiter mutieren.
    richtige stelle in sonnennähe aber veränderte bedienungen = tote welt.
    ein asteroid könnte diese veränderung herbeiführen ( dinosaurier )

  • By Dieter Bremer, 21. Mai 2010 @ 11:20

    Woher stammen diese mathematischen Beziehungen? Doch nur von der Erde? Kann man von dem einen Planeten auf andere schließen?

    Was, wenn Peter Brüchmann recht hat und der größte Teil unserer Atmosphäre im Rahmen einer gigantischen Katastrophe (mythologisch bekannt als Apokalypse) größtenteils abgebrannt ist? Dann stimmen alle Berechnungen nicht mehr.

    Nach Brüchmann ist eine Kernspaltung im Himmel so außer Kontrolle geraten, dass sich Stickstoffmoleküle zu Silizium verschmolzen und dieses mit dem Sauerstoff zu Sand verbrannte. Nur durch diese Reaktion sind die gewaltigen Salpetervorkommen auf der Erde überhaupt sinnvoll erklärbar, meine ich. Alte Überlieferungen berichten auch von einer plötzlichen Entstehung der Wüste (z.B. als eine \“Aushauchung des Thyphon\“).

    Man kann also nicht ausschließen, dass die Erde früher eine viel dichtere Atmosphäre hatte und oben vorgestellte mathematischen Zusammenhänge so nicht stimmen. Und wer an einer vorgeschichtlichen Kernspaltung zweifelt, sollte sich mal mit den I-129-Anteil in pränuklearen Bodenproben befassen. Derartige Proben aus Moskau von 1910 weisen bis zu 100 Mal mehr I-129 auf, als es sein dürfte. Bei 15,7 Mio. Jahren Halbwertzeit für mich ein klarer Hinweis auf vorgeschichtliche TECHNISCHE Kernspaltung.

  • By Bynaus, 21. Mai 2010 @ 12:56

    Betreffend \“aber es kann doch auch anderes Leben geben!\“ – ja, vielleicht schon. Ich will hier sicher nichts ausschliessen. Wir kennen nur diese eine Form von Leben, und sie ist sehr erfolgreich und anpassungsfähig – und trotzdem gibt es auch auf der Erde lebensfeindliche Orte. Diese werden aber nicht von anderen, fremdartigen Lebensformen besiedelt, sondern sind dann halt einfach nahezu steril.

    Worum es mir eher geht: Leben hängt sehr stark von ganz bestimmten Bedingungen ab. Das wird für jede Form von Leben gelten, bloss dürften diese Bedingungen je nach dem etwas anders aussehen.

    Wir fangen mal bei dem an, was wir kennen: und dazu kann ich sagen, dass Leben, wie wir es von der Erde kennen, sich auf einem deutlich grösseren Planeten so nicht entwickeln könnte.

    @Dieter Bremer: Diese mathematischen Beziehungen sind universell. Die Schwerkraft an der Oberfläche eines Planeten berechnet sich überall im Universum gleich: sie ist proportional zum Massenverhältnis geteilt durch das Durchmesserverhältnis im Quadrat.

    Der Rest (Stickstoff zu Silizium verbrennen) ist völliger Quatsch. Druck und Temperaturen, die nötig sind, um Stickstoff zu Silizium zu fusionieren, kommen nur im Inneren von riesigen Sternen vor. Aber diese Crackpot-Theorie hat ohnehin nichts mit dem oben stehenden Artikel zu tun, und ich habe keine Lust, den Kommentarstrang hier hijacken zu lassen: jeder weitere Kommentar in diese Richtung wird gelöscht.

  • By Antidogmatiker, 21. Mai 2010 @ 22:14

    @Bynaus
    Ich weiß nicht, wie du darauf kommst, dass sich bei höherem CO2-Gehalt die Atmung nicht mehr lohnen würde.
    Ich dachte immer, dass der Vorteil der Atmung darin bestünde, dass sie wesentlich mehr Energie freisetzt als die Gärung, und nicht in der Entropiezunahme, die sich aufgrund des niedrigen CO2-Gehalts der Erde ergibt. Die fällt nämlich wenig ins Gewicht.
    Man bedenke auch, dass der CO2-Gehalt unserer ausgeatmeten Luft bei immerhin ca. 4% liegt. Außerdem dürften Kohlekraftwerke mit CO2-Sequestrierung sonst keine positive Energiebilanz haben.

  • By Bynaus, 23. Mai 2010 @ 12:21

    Nur damit das klar ist: wenn von höheren CO2-Mengen die Rede ist, dann geht es hier um dichte Planetenatmosphären von extrasolaren Supererden, und nicht um das CO2 in der Erdatmosphäre.

    Aber ja, der CO2-Gehalt in der ausgeatmeten Luft beträgt etwa 4% – deutlich mehr als in der Erd-Atmosphäre. Deshalb funktioniert die Atmung über Diffusion ja auch: in den Lungenbläschen, wo das Blut in Kontakt mit der Atmosphäre treten kann, kann es das CO2 abgeben und O2 aufnehmen.

    Jetzt versuch mal, in einer Atmosphäre mit mehr als 4% CO2 zu atmen… – du wirst ersticken, weil das Blut das CO2 nicht mehr los wird. Wenn der CO2-Gehalt der Atmosphäre, die du atmest, sogar sehr viel mehr CO2 als O2 enthält, wird Atmung, so wie wir sie kennen, einfach nicht funktionieren.

  • By Antidogmatiker, 23. Mai 2010 @ 15:33

    Wenn der CO2-Gehalt zum Beispiel bei 20% liegt, dann müsste, der Blut-CO2-Gehalt nur bei 25% liegen, damit das CO2 abgeatmet werden kann. Das wäre für Menschen zwar tödlich. Aber warum sollten sich höhere Lebewesen nicht an einen so hohen Kohlendioxidgehalt im Blut anpassen können?
    Problematisch könnte(!) es allenfalls werden, wenn der CO2-Gehalt bei mehreren bar oder noch höher liegt.

  • By Bynaus, 23. Mai 2010 @ 17:00

    Von 25% auf 20% ist die Diffusion vernachlässigbar gering, im Vergleich zu 4% zu 0.0004%. Denn gegenüber der Atmosphäre ist der CO2-Gehalt im Blut um einen Faktor 10000 \“übersättigt\“. Bei 25% auf 20% wäre es nur ein Faktor 1.25…

    Wir sprechen übrigens immer von CO2-Partialdrucken von mehreren 10 bis 10000 bar, ebensolchen, wie sie auf der Oberfläche einer Supererde zu erwarten wären. Nimmt man die oben genannte Zahl von 450 Erd-Atmosphären für eine 3-Erdmassen-Welt, und setzt die (theoretische, dh, unter Berücksichtigung des CO2s, das heute in Form von Kalk gebunden ist) irdische Atmosphäre von 100 bar CO2 als gegeben, dann haben wir also einen Oberflächendruck von 45000 bar – fast alles CO2. In einer solchen Atmosphäre kann Atmung, also die Nutzung atmosphärischen Sauerstoffs zur Energieversorgung von grösseren, agilen Lebewesen, nicht funktionieren.

  • By Der Boebachter, 27. Mai 2010 @ 19:51

    Guter Artikel, ich denke ebenfalls das ein Planet für komplexes Leben nicht deutlich größer sein darf.

    Ich würde mir einen wie hier beschriebenen 3 Erdmassen Planeten jedoch etwas anders vorstellen.
    Ich würde annehmen das er mit seiner 3 fachen Masse während seiner Entstehung auch 3 mal so viel Wasser an sich reißt, welches nach der Abkühlung auf der nur 1,7 fach so großen Oberfläche wohl einen globalen sehr tiefen Ozean bildet. Mit Landmassen würde ich nicht rechnen, sie sind für höheres Leben aber meiner Meinung nach auch nicht wirklich erforderlich.
    Bei > 400 bar und erträglichen Temperaturen liegen wohl auch diverse Kohlenwasserstoffe in ihrem flüssigen Aggregatzustand vor. D.h. der globale Ozean besteht nicht nur aus Wasser sondern aus einer Mischung aus Wasser, Ethan, Methan und was weiß ich noch alles.
    Weiters würde die Anwesenheit eines flächendeckenden, chemisch durchmischten Ozeans die atmosphärische Chemie wohl radikal verändern, so dass unsere Ableitungen von kleineren Gesteinsplaneten od. der Erde hier nichtmehr taugen.
    Mit der dichten und wohl CO2 reichen Atmosphäre darf der Planet nicht zu nahe an seinem Stern stehen um nicht zu heiß zu werden. D.h. die Einstrahlung ist eher gering und es dürfte aufgrund der dichten Atmosphäre herzlich wenig, wenn überhaupt etwas, davon unten beim Ozean ankommen. Nicht sehr rosige Bedingungen für Photosynthetiker, die ja wohl die ersten sein müssen.

    Es stellt sich mir also die Frage ob so ein Planet überhaupt freundlich für Leben wie wir es kennen sein kann, von höherem Leben ganz zu schweigen.

    Leider haben wir keinen Planeten dieser Größenordnung in unserem Sonnensystem. Wie diese Aussehen, und ob man einfach von kleineren aus Hochrechen kann wissen wir überhaupt nicht. Es ist also alles schwer zu sagen.

    Ich denke aber dass ein Planten der nur teilbedeckt mit Wasser ist und eine nicht all zu dichte Atmosphäre hat sich nur in etwa im Massenbereich der Erde bilden kann. Deutlich kleinere trocknen aus und deutlich größere sehen denke ich generell anders aus, mit fließendem Übergang zu kleinen Gasplaneten.

    Aber das man die Maximalgröße für höheres Leben einfach über den Sauerstoffpartialdruck ableiten kann möcht ich mal stark bezweifeln.

  • By Der Beobachter, 27. Mai 2010 @ 20:00

    Nachtrag:

    Zusätzlich geht durch die im Verhältnis kleinere Oberfläche und die dichtere Atmosphäre weniger des Wasser in der heißen Planetenphase wieder verloren, was den Ozean noch tiefer machen dürfte.

  • By Bynaus, 27. Mai 2010 @ 20:21

    Die Phase der Planetenoberfläche, die zu heiss ist für flüssiges Wasser, hält bei einer Supererde aber auch länger an. Das heisst, das Wasser bleibt länger als Dampf in der Atmosphäre und könnte so eher UV-gespalten werden, so dass der Wasserstoff entweicht (wenn auch dies wiederum langsamer geschieht als auf der Erde). Möglicherweise würde dies den Wasservorrat so stark verringern, dass sich doch ein flacher Ozean mit Kontinenten bilden könnte (mit viel Glück natürlich…). Ich gebe weiter zu bedenken, dass der Wassergehalt eines Planeten nicht unbedingt von seiner Masse abhängt – es gibt interessante Arbeiten zum Thema, die (in Simulationen) zeigen, dass die Wassermenge, die ein Planet erhält, vor allem von seiner Position im Planetensystem abhängt, und zwar in chaotischer Weise – macht man z.B. Jupiter ein bisschen exzentrischer, wird die Erde gleich viel trockener, etc. Insofern würde ich die Wassermenge allein nicht unbedingt als zwingenden Showstopper sehen – wie immer braucht es aber viel Glück, um ein ganz bestimmtes Resultat, einen ganz bestimmten Parameter-Raum auf der Oberfläche eines Planeten zu treffen – mit anderen Worten, solche Welten wären immer noch selten, aber nicht ausgeschlossen.

    Es geht mir deshalb mehr darum, dass das Konzept der \“Atmung\“, das auf der Erde alles makroskopische Leben ermöglicht, auf einer Supererde unmöglich ist, eben weil man all das zusätzliche CO2 nie so tief bringt, wie nötig wäre.

  • By Der Beobachter, 28. Mai 2010 @ 13:55

    Tja, der Möglichkeiten gibt es viele.
    Das ein deutlich massiverer Planet eine erdähnliche Oberfläche entwickelt dürfte allerdings äußerst unwahrscheinlich sein. Und wie du schon richtig herleitest dürfte er dann auch nicht besonders lebensfreundlich für höhere Organismen sein. Ich würde sogar annehmen das er eher früher als später durch die steigende Einstrahlung des Sterns ein Venus artiges Schicksal erleidet.

    Andererseits hab ich mir überlegt dass eine Supererde mit globalem Ozean, die ich für wahrscheinlicher halte, sich durchaus rasch ihres CO2s entledigen könnte.
    Die enormen Wassermengen eines sagen wir einige 10 Kilometer tiefen Ozeans, auf denen auch noch der enerome Atmosphärendruck lastet können unglaubliche Mengen CO2 lösen, was zu einem massiven Anstieg der Reaktionsraten führen sollte. Vielleicht im Verhältnis mehr als die höhere CO2 Menge. Zusätzlich könnte in den Tiefen dieses Ozeans unter noch viel enormerem Druck das CO2 einfach zum Feststoff ausflocken und sich auf diesem Wege ganz reaktionslos und rasend schnell einfach am Meeresgrund ablagern.
    Mit derartigen mechanismen könnte sich so ein Planet vielleicht deutlich schneller seines atmospärischen CO2s entledigen als ein kleinerer Planet. Er bliebe mit einer erheblich dünneren so gut wie CO2 freien Atmosphäre zurück, bereit mit Sauerstoff angereichert zu werden.
    Auf so einer Welt könnte es also dann durchaus höhere Lebensformen geben. Wie gesagt Festland sollte dafür nicht nötig sein, es war ja auch hier auf der Erde eigentlich erst der Lebensort 2. Wahl, das höhere Leben ist im Wasser entstanden.
    Auf diese Weise kann ich mir einen höher belebten Planeten mit 3, 4, 5 Erdmassen durchaus vorstellen.

  • By Der Beobachter, 28. Mai 2010 @ 14:01

    Nachtrag:

    So ein Ozean kann allerdings auch enorme Mengen Sauerstoff lösen, was das Atmungsproblem wieder von der CO2 Seite auf die O2 Seite verschiebt.

  • By Bynaus, 28. Mai 2010 @ 16:36

    Zur Ausfällung des CO2 als Feststoff braucht es ja mehr als bloss eine Lösung im Wasser. Das Auftreten von Kontinenten mit ihren verwitternden Gesteinen spielt dabei eine wichtige Rolle – erst die Verwitterung von basaltischen Mineralien, deren gelösten Produkten im Wasser zusammen mit dem gelösten CO2 führt schliesslich zur Ausfällung von Kalk. Das kann es aber bei einem planetenumspannenden, unter enormem Druck stehenden Ozean so nicht geben.

  • By Der Beobachter, 28. Mai 2010 @ 17:00

    für die Chemische Ausfällung warscheinlich ja, ich weiß nicht genau wo CaO sonnst noch in größeren Mengen herkommen könnte, da hast du bestimmt recht.

    Aber bei einigen 1000 bar und unter moderaten Temperaturen sollte auch das im Wasser gelöste CO2 zu Trockeneis kondensieren und absinken, oder nicht ? Das meinte ich mit ausflocken.

  • By Der Beobachter, 28. Mai 2010 @ 17:07

    zumindest solange es in gesättigter Lösung ist.

  • By Mahananda, 4. Juni 2010 @ 16:45

    Zur Sauerstoffproduktion: Diese erfolgt während der ersten Phase der Photosynthese durch Wasserspaltung. Angenommen, auf einer Supererde würde der Prozess analog laufen, müsste zunächst der Ozean mit Sauerstoff gesättigt werden und die submarin ablaufenden Oxydationsprozesse (z.B. Ausfällung von Mangan- und Eisen-Oxiden) müssten abgeschlossen sein, bevor sich Sauerstoff in der Atmosphäre anreichern könnte. Die Lichtdurchlässigkeit des Wassers beschränkt die Schicht aktiver Photosynthese auf etwa 10 Meter Tiefe. Bei einem globalen Ozean mit einer Fläche von maximal 1 Milliarde km^2 entspricht das einem Volumen von ca. 10 Billiarden Kubikmetern Ozeanwasser, in dem sich das Phytoplankton verteilt. Das ist etwa das Zehnfache des irdischen Wertes.

    Erschwerend bei der Erde wirkten sich die Landflächen aus, die als Besiedlungsraum für Cyanobakterien noch nicht zur Verfügung standen. Über die Verteilung von Land und Meer vor 2 bis 4 Milliarden Jahren ist noch nicht sehr viel bekannt. Es wird jedoch geschätzt, dass die Wassermenge der Urozeane vor 4 Milliarden Jahren etwa 20 bis 70 Prozent betragen haben soll. Das bedeutet zugleich, dass aufgrund des niedrigeren Wasserstandes Inselvulkane weitaus zahlreicher gewesen sind, bevor sich dann sukzessive Kontinente entwickelt haben.

    Wenn auf einer Supererde mit globalem Ozean etwa die zehnfache Menge an Phytoplankton zur Verfügung steht, dann müsste sich die Zeitspanne zum Aufbau eines hinreichend hohen Partialdrucks von Sauerstoff in einer dichten Atmosphäre auf ein Zehntel des veranschlagten Wertes reduzieren. Dann ergäben sich statt 450 Milliarden Jahre \“nur\“ noch 45 Milliarden Jahre, was mit der Lebensdauer von Roten Zwergen einfacher in Einklang zu bringen ist. Ob die Plattentektonik so lange aktiv sein kann, weiß ich nicht, aber falls ja, dann steht die Entwicklung der Hauptzahl von Biosphären erst noch bevor …

  • By Bynaus, 4. Juni 2010 @ 17:02

    Die Landflächen sind aber nötig, um verwitterndes Gestein der Atmosphäre auszusetzen, so dass dabei CO2 gebunden werden kann – sonst bleibt das Atmungs-Problem bestehen. Eine reine Ozean-Welt kann ihr CO2 nicht in Form von Kalk binden.

    Bezüglich der Landflächen im Archaikum und Proterozoikum geht man in der Regel von deutlich kleineren Landflächen aus, im Vergleich zu heute – Werte irgendwo zwischen 0 und ~30% (wie heute) werden diskutiert. Wie du richtig sagst, dürfte es damals vor allem Vulkanketten, aber noch keine richtigen Kontinente gegeben haben.

  • By Mahananda, 4. Juni 2010 @ 18:33

    Ja stimmt, anderenfalls greift der Karbonat-Silikat-Zyklus nicht. Auf einer Supererde mit ca. 10 Prozent Landfläche (entspricht etwa der heutigen irdischen Kontinentalfläche) verbleiben dann immer noch das 8 bis 9fache an Phytoplankton, die die Zeit entsprechend verkürzen würden, also auf etwa 50 statt 450 Milliarden Jahre.

  • By heraklit, 23. Juni 2010 @ 19:12

    In Anbetracht der Tatsache , dass wir noch nie auf außerirdisches Leben gestoßen sind, darf man annehmen,dass es andere Möglichkeiten zur Energiegewinnung nutzt als freien Sauerstoff.Das könnten z.B Sauerstoffverbindungen sein, Permanganat,Chlorat, Sulfat zusammen mit abiotischen Reduktionsmitteln, oder z.B. eine biologisch geregelte Kernspaltung.
    Trotzdem finde ich Überlegungen wie oben wichtig,weil sie uns Hinweise auf unsere Erde geben. Ich weiß natürlich auch, dass es leicht ist, mit dem Hinweis auf das Unbekannte zu argumentieren.
    Allerdings ist der Sauerstoff auf der Erde nur eine Speicherform für Strahlungsenergie.Auf Planeten mit anderer chemischer Zusammensetzung hätten sich andere Speicherformen entwickelt, die vielleicht auch anders als bei irdischen Lebensformen den Baustoffwechsel,für den der (seltene)Kohlenstoff wohl favorisiert wird, vom Energiestoffwechsel getrennt in dem zB Aluminium seine Rolle einnehmen könnte

  • By Bynaus, 23. Juni 2010 @ 19:56

    Sicher gäbe es chemische Alternativen: aber die Häufigkeiten der einzelnen Elemente sind fast überall in etwa gleich. Es ist nicht zu erwarten, dass Chlor, Schwefel, Mangan etc. auf bestimmten Planeten in einigen Grössenordnungen höheren Konzentrationen auftreten: dafür entstehen diese Stoffe universumsweit einfach zu selten. Leichte Variationen bei den häufigsten Elementen, die in grossen Mengen entstehen, sind aber denkbar: dazu gehören Sauerstoff und Kohlenstoff, Eisen, Silizium, Magnesium und Aluminium. So ist es etwa denkbar, dass es Planeten gibt, auf denen es mehr Kohlenstoff als Sauerstoff gibt, und die deshalb eine Karbid-Geologie haben. Planeten, die stattdessen soviel Chlor aufweisen wie die Erde Sauerstoff, dürfte es hingegen kaum geben.

  • By Unbekannter Gast, 23. Juni 2010 @ 21:21

    Ein massereicherer Planet hätte auch viel mehr seines Wasserstoffs bewahren können. Die durchschnittliche Geschwindigkeit eines Wasserstoffmoleküls liegt bei 20 Grad C
    etwas unter der Fluchtgeschwwindigkeit der Erde-was heißt, dass einzelne Teilchen schneller sein können.Die Erde hat den Großteil ihres Wasserstoffs schon früh verloren,in der Atmosphäre eines schwereren Planeten wäre der entstehende Sauerstoff zu Wasser reagiert,er hätte tiefere Ozeane und einen stärkeren Treibhauseffekt, es wird auch diskutiert,
    dass Wasserstoff in der Stratosphäre die Ausbildung einer Ozonschicht verhindert.Leben, wie wir es kennen, kann wohl wirklich nur auf der Erde existieren.

  • By Unbekannter Gast, 25. Juni 2010 @ 13:24

    @ Der Beobachter: Ich glaube, man hat schon auf der Erde einen
    See aus druckverflüssigtem, also der Atmosphäre entzogen CO2 gefunden, in der Tiefsee. Ich kann mich leider nicht an die Quelle erinnern.

  • By abpos, 11. Juli 2010 @ 21:55

    eine ganz bescheuerte frage habe ich,

    also wenn das leben auf der erde vor ca. 3,5 mrd. jahren entstanden ist. warum entsteht den bis heute nicht immer wieder neues leben auf der erde. die bedingungen scheinen ja immer besser zu werden.

    mfg
    abpos

  • By heraklit, 12. Juli 2010 @ 17:39

    Wichtig, dass du diese Frage stellst, aber rechne nicht mit einer Antwort in der nächsten Million Jahre.

    Was wir wissen ist ein Tropfen, was wir nicht wissen ist ein Ozean.

  • By Der Beobacheter, 16. Juli 2010 @ 12:45

    @ Abpos
    Aber es entstehen ja ständig neue Lebensformen !

    Oder meinst du völlig neues Leben, also aus einem erneuten Schritt von unbelebter zu belebter Materie ?
    Tja, zu beginn ist das vielleicht tatsächlich mehrmals passiert, das wissen wir nicht. Wir wissen ja nichtmal wie es genau passiert.
    Aber heute ist das glaube ich nichtmehr möglich. Alle Lebensräume sind bis in sämtliche Nischen von hochspezialisierten Organismen besetzt die im Wettstreit und die vorhandenen Ressourcen liegen und sich du diesem Zwecke sogar teilweise gegenseitig auffressen. Ich glaube dieses Umfeld ist denkbar ungeeignet für die völlige Neubildung von Leben.

    Die Erde ist besetzt.

  • By heraklit, 16. Juli 2010 @ 22:01

    Wenn man nur will, kann man absolute sterile Chemikaliengemische, die verschiedenen vermeintlichen Ursuppen entsprechen, beliebigen Bedingungen aussetzen.
    Dies wurde etliche Male probiert und nie ist Leben entstanden.
    Ob es sich gegen das bestehende Leben durchsetzen könnte, ist eine andere Frage, vielleicht kann es für beide Seiten nützliche Symbiosen oder unbesetzte parasitische Nischen besetzen.
    Soweit wir wissen, gibt es nur ein Leben und es ist nur einmal entstanden.

  • By Bynaus, 23. Juli 2010 @ 13:26

    Ich sehe das wie Der Beobachter: Vermutlich würde \“neues Leben\“ auf der heutigen Erde sofort \“gefressen\“. Heisse Schlote auf dem Meeresboden – gemäss der Russel-Martin-Hypothese die Umgebung, in der das Leben entstanden ist – spuken noch heute komplexe Chemikalien aus, die allerdings von dort vorhandenen Bakterien \“gefressen\“ werden. Als es diese Bakterien noch nicht gab, war die Sache natürlich etwas anders gelagert…

    Dass man kein Leben im Labor \“herstellen\“ kann, sollte uns nicht verwundern: der Weg von der Chemikalie zum ersten Organismus, den wir als \“lebendig\“ betrachten würden, hat selbst auf der Erde mit ihren riesigen Ozeanen und unzähligen heissen Schloten Milliarden Jahre gedauert. Man darf wohl kaum erwartet, dass sich das selbe mit ein bisschen Flüssigkeit in Reagenzgläsern und ein paar wenigen Dissertations-Jahren Zeit reproduzieren lässt.

  • By heraklit, 23. Juli 2010 @ 22:07

    Ich kann nur sagen, weder Miller nochOparin noch Eigen noch sonst irgendjemand danach ist dem Rätsel der Entstehung des Lebens näher gerückt, im Gegenteil, es wurde alles immer komplizierter und alle Modelle zur Entstehung des Lebens gehen von künstlichen Annahmen aus. Vor kurzem wurde das Einpflanzen synthetischer DNS in eine natürliche Zelle als Neuschaffung von Leben verkauft, obwohl die eigentlichen Träger des Lebens die Proteine sind, die auch die DNS ohne viele andere Proteine nicht hervorbringen kann.
    Ich habe nicht die geringste Ahnung, wie das Leben auf die Erde gekommen ist, und ich glaube, auch niemand sonst.

  • By Bynaus, 26. Juli 2010 @ 19:53

    Natürlich \“weiss\“ niemand, wie das Leben genau entstanden ist – und vermutlich wird es auch niemand jemals genau wissen. Denn diese Ereignisse liegen sehr weit zurück, haben keine direkten Spuren hinterlassen und involvierten grosse Mengen an Stoffen und Jahrmillionen an Zeit.

    Wir haben einige Hypothesen, die durchaus plausibel scheinen, zumindest angesichts dieser misslichen Umstände.

  • By heraklit, 26. Juli 2010 @ 21:13

    Tja, wenn ich dich richtig verstehe, glaubst du, dass die Entstehung von Leben ein üblicher Prozess im Universum sei,ich glaube, es ist (bisher)ein einmaliger Prozess. Beweisen können wir es beide nicht.
    Da wird es noch viel zu erforschen geben. Wir dürfen gespannt sein.

  • By Bynaus, 26. Juli 2010 @ 21:56

    Fragt sich natürlich, was ein \“üblicher\“ Prozess sein soll. Ich denke aber, dass Leben überall entstehen kann, wenn die Bedingungen (welche auch immer das sind) stimmen. Wir sehen etwa, dass die Bausteine des Lebens im Universum häufig sind, auch komplexe organische Moleküle kommen bereits in interstellaren Molekülwolken und primitiven Meteoriten vor. Dass diese in richtiger Kombination zusammenkommen, um eine chemische und später biologische Evolution zu starten, scheint mir – genügend Material und Zeit gegeben – keine besonders abwegige Annahme. Die Interpretation, das Leben sei streng auf die Erde beschränkt, drängt sich hier keinesfalls auf, eher im Gegenteil.

  • By heraklit, 13. August 2010 @ 23:28

    Es spielt sicher auch eine Rolle,welche Dichte die sonstigen Bestandteile der Atmosphäre haben. Wenn sie überwiegend größer ist, könnte Leben sich auf hohen Berggipfeln bilden,oder Kraterrändern etc. weil dort der relative Sauerstoffanteil höher ist. Auf einem Planeten mit höherer Masse müsste die vertikale Trennung von Gasen aufgrund der Dichte auch besser funktionieren. Entscheidend scheint mir der Anteil des fast gleich schweren Stickstoffs zu sein.

    PS: Ich entschuldige mich, wenn die Frage der Entstehung des Lebens, nicht direkt hierhergehört.

  • By Wittgenstein, 18. Februar 2011 @ 13:46

    Die Größe eines Planeten scheint tatsächlich eine wichtige Rolle für seine Bewohnbarkeit zu spielen. Problematisch bei größeren Planeten ist offenkundig ist nicht nur die Atmosphäre. Ein Forscher-Team aus Deutschland soll zum Schluß gekommen sein, daß erdgroße Planeten diese Bedingungen erfüllen, während größere Planeten weder ein Magnetfeld noch Plattentektonik besitzen. Zitat:

    \“Je mehr Masse ein Planet besitzt, desto schwieriger wird es für ihn, einen inneren Kern zu bilden\“, erklären Vlada Stamenkovic vom Deutschen Zentrum für Luft und Raumfahrt (DLR) in Berlin und seine Kollegen. Ohne einen solchen inneren Kern könne sich aber kein Dynamo-Effekt aufbauen und somit auch kein globales Magnetfeld bilden, das die Oberfläche des Planeten vor schädlicher Strahlung aus dem All schützt.

    Wie Stamenkovic und seine Kollegen außerdem zeigen, bildet sich bei massereichen Planeten eine isolierende Schicht im Inneren, die zu einer Abschwächung der Konvektionsströmungen führt, die eine Plattentektonik antreiben könnten. Die Berechnungen der Forscher deuten darauf hin, dass Planeten mit einer Masse zwischen der Hälfte und dem Zweieinhalbfachen der Erdmasse optimale Bedingungen für die Bildung einer Plattentektonik bieten.

    Der amerikanische Astrobiologe David Grinspoon warnt allerdings im Wissenschaftsmagazin New Scientist vor einer Überinterpretation dieser Ergebnisse. Es könne neben der Plattentektonik auch andere physikalische Prozesse geben, die zu einer stabilen, lebensfreundlichen Atmosphäre führen. \“Vielleicht gibt es Super-Erden mit intelligentem Leben\“, so Grinspoon, \“und diese Lebensformen kommen zu dem Schluss, dass es auf kleineren Planeten wie dem unseren kein Leben geben kann.\“

    (Quelle: http://www.astronews.com/news/artikel/2009/09/0909-018.shtml)

    Allerdings ist die Größe eines Planeten vermutlich nicht der einzige Faktor. Es gibt Astronomen und Astrobiologen, die die sogenannte „Rare-Earth-Hypothese“ (Seltene-Erde-Hypothese) vertreten. Nach ihrer Ansicht mußten beim Auftauchen und der Entwicklung von komplexem Leben auf der Erde sehr unwahrscheinliche Zufälle und Ereignisse und besondere astrophysikalische und geologische Begebenheiten zusammenspielen. Es gibt ein Buch von Peter Ward und Donald Brownlee dazu, dessen deutsche Ausgabe den Titel „Unsere einsame Erde: Warum komplexes Leben im Universum unwahrscheinlich ist“ trägt.

    (www.amazon.de/Unsere-einsame-Erde-komplexes-unwahrscheinlich/dp/3540413650/ref=sr_1_1?ie=UTF8&s=books&qid=1298024867&sr=8-1).

    Die Größe der Erde war ihrer Meinung nach ein solcher Faktor unter sehr vielen weiteren wie z.B. die Umlaufbahn in der bewohnbaren Zone des Zentralsterns, die stabile Umlaufbahn des Jupiter, die Existenz des Mondes, die Kontinentalverschiebung, exakt die richtige Menge Wasser, die richtige Position in der richtigen Sorte von Galaxie u.v.a.m. Damit wird das Prinzip der Mittelmäßigkeit der Erde, das die Astronomie seit Kopernikus beherrscht, in Frage gestellt. Natürlich hat diese Ansicht auch Kritiker.

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