In den Tausenden von Jahren, in denen Menschen darüber streiten, ob Leben anderswo im Universum existiert, ist eines konstant geblieben: Niemand hatte wirklich eine Ahnung. Aber nicht mehr. Denn wir wissen endlich genau, wo wir nach Außerirdischen suchen müssen.
Dank spektakulärer Fortschritte in der Wissenschaft haben wir viele Sterne identifiziert, die Planeten in der bewohnbaren Zone haben, auf denen sich Leben bilden kann. Wir erfahren, welche dieser Planeten so erdähnlich sind, dass es sich lohnt, unsere Teleskope darauf zu richten. Wir verfügen über riesige Teleskope, die mit Spektrographen ausgestattet sind, die das Licht entfernter Sterne analysieren können, und über leistungsstarke Computer, um weit entfernte Welten zu simulieren. Wenn wir Außerirdische finden wollen, brauchen wir sie nicht, um ihre Anwesenheit im Kosmos zu verkünden. Stattdessen können wir, wie Detektive bei einer Überwachung, einfach mit unseren Donuts und kaltem Kaffee rumhängen, zuschauen und abwarten.
Eine Form von Beweisen, nach denen Astronomen auf ihrer großen kosmischen Beobachtung suchen, sind „Biosignaturen“ – Merkmale in der Atmosphäre eines Planeten, die nur aus dem Leben stammen können. Wissenschaftler haben aus der Untersuchung der Geschichte unseres eigenen Planeten gelernt, dass das Leben auf der Erde seit Milliarden von Jahren ein wichtiger Akteur in der Entwicklung unserer Welt ist. Das Leben eroberte die Erde und veränderte unter anderem die Luft um uns herum. Die Erdatmosphäre enthält Chemikalien, die auf einer leblosen Welt nicht existieren würden. Dazu gehören Sauerstoff, Ozon und Dimethylsulfid (eine Verbindung, die vom Meeresplankton in die Luft freigesetzt wird). Es liegt auf der Hand, dass dasselbe auf einem außerirdischen Planeten passieren würde, auf dem außerirdisches Leben lebt, und jetzt haben wir eine Möglichkeit, dies zu überprüfen.
Durch die Analyse des Sternenlichts, das die Atmosphäre eines Exoplaneten (falls vorhanden) durchquert hat, können Astronomen auf der Erde feststellen, woraus diese Atmosphäre besteht. Der Schlüssel besteht darin, zu überprüfen, welche Lichtwellenlängen die Atmosphäre absorbiert hat. Jedes Muster fehlender Wellenlängen ist wie ein Fingerabdruck, der einem bestimmten Element oder Molekül entspricht: Wenn es im Spektrum eines Sterns Absorptionslinien von Wasser gibt, dann gibt es Wasserdampf in der Atmosphäre des Planeten. Das Gleiche gilt für Kohlendioxid. Das bedeutet, dass wir sehen können, was in der Atmosphäre von Planeten herumschwirrt, die vielleicht nie und nimmer von einem Menschen besucht werden. Wir Homo sapiensim Grunde nur ein Haufen haarloser Affen, haben herausgefunden, wie man entfernte außerirdische Atmosphären erforscht.
Das heißt nicht, dass wir niemals eine „falsch positive“ Biosignatur auf einem Planeten finden werden, der Leben zu haben scheint, es aber in Wirklichkeit nicht gibt – das Universum ist ein großer Ort, und manchmal passieren seltsame Dinge. Auf der Erde stammt der Luftsauerstoff von photosynthetischen Organismen und ihren metabolischen Spielereien. Aber auf Planeten, die sehr nahe an Roten Zwergsternen kreisen, können Wasserdampfatome (H2O) hoch in der Atmosphäre des Planeten durch einfallendes Sternenlicht auseinandergeschlagen werden und die Welt mit sauerstoffreicher Luft verlassen, selbst wenn der Planet überhaupt keinen Sauerstoff hat Leben.
Astronomen müssen vorsichtig sein, was bedeutet, dass das Projekt Zeit in Anspruch nehmen wird. Aber der entscheidende Punkt der Biosignaturwissenschaft ist, dass das Leben kein gebrechliches kleines Häschen ist, das sich im Schatten seines großen, bösen Planeten versteckt. Stattdessen hat es Muskeln. Das Leben hat die Macht, eine Welt völlig umzugestalten, und wir werden diese Macht nutzen, um auf anderen Welten der Galaxie außerirdische Versionen davon zu finden.
Biosignaturen sind vielleicht der Schlüssel zum Aufspüren von außerirdischem Leben, aber sie weisen Sie nicht auf Außerirdische hin Zivilisationen. Dafür brauchen Sie eine andere Strategie. Sobald eine intelligente außerirdische Zivilisation beginnt, genug Energie zu sammeln und sie in die Tat umzusetzen – das eigentliche Projekt des Zivilisationsaufbaus –, wird sie einen unauslöschlichen Eindruck auf ihrem Planeten hinterlassen haben. Die Oberfläche kann unterschiedlich aussehen. Die Atmosphäre kann verschiedene Verbindungen enthalten. Der Raum um ihn herum könnte mit Maschinen wie Satelliten bevölkert sein. All diese Innovationen werden „Technosignaturen“ schaffen – ein von der Astronomin Jill Tarter geprägter Begriff, der sich auf Zeichen von Lebewesen und ihrer Technologie bezieht –, die über interstellare Entfernungen gesehen werden können.
Auf der Erde muss man nicht lange suchen, um Technosignaturen zu finden. Während Sie diese Worte lesen, durchströmen unsichtbare elektromagnetische Wellen – das drahtlose Internet – Ihren Körper. Drahtlose Technologien umgeben die Erde in einer schimmernden Kugel. Menschliche Technologie bewegt mehr Stickstoff und Phosphor auf dem Planeten als natürliche Kräfte. Unser Vieh wiegt mehr als alle wilden Säugetiere auf der Erde. Und natürlich haben wir die Atmosphärenchemie und das Klima des Planeten verändert.
Als die Suche nach außerirdischer Intelligenz (SETI) begann, gingen die meisten Menschen davon aus, dass wir Erdlinge Außerirdische finden würden, indem wir eine gezielte Nachricht (über ein Funkfeuer) aufspürten, die sie von einem entfernten Stern ausgesandt hatten. Aber Technosignaturen stellen eine Erweiterung dieser ursprünglichen SETI-Idee dar. Wie Biosignaturen, die Technosignaturen, nach denen Wissenschaftler jetzt suchen können gerade passiert. Es sind unbeabsichtigte Abdrücke auf einem Planeten: Stadtlichter, Reflexionen von Sonnenkollektoren und umlaufende Megastrukturen. Zivilisationen erschaffen sie, unabhängig davon, ob sie Visitenkarten verschicken wollen oder nicht, indem sie einfach ihren zivilisationsbildenden Geschäften nachgehen.
In den letzten Jahren ist das Studium der Technosignaturen in eine neue Ära eingetreten. Im Jahr 2020 erhielten meine Kollegen und ich das erste Forschungsstipendium der NASA zur Untersuchung atmosphärischer Technosignaturen. Unser Hauptziel ist es, eine Bibliothek möglicher Technosignaturen zu entwickeln, denn man kann keine Außerirdischen finden, wenn man nicht weiß, wonach man sucht. Wir möchten auch artikulieren, wie sich jede Zivilisation, egal wo, entwickeln könnte und was sie ihrem Planeten antun könnte. Glücklicherweise gibt uns die Geschichte der Menschen und der Erde eine wahrscheinliche Antwort auf die letzte Frage: sie zu verschmutzen.
So seltsam es auch erscheinen mag: Die Suche nach Verschmutzung in der Atmosphäre entfernter Welten ist möglicherweise der schnellste Weg, eine entfernte Zivilisation zu finden. Je fortschrittlicher die Dinge werden, die Ihre Zivilisation herstellt, desto weniger ähneln sie der Natur. Wenn einige dieser fortschrittlichen, unnatürlichen Dinge aus einer Entfernung von 100 Lichtjahren sichtbar sind, dann bumm! – Sie haben eine Technosignatur.
Vielleicht klingt das zu abstrakt. Lassen Sie uns die Diskussion buchstäblich auf die Erde bringen. Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) sind eine Klasse von Verbindungen, die bereits in den 1920er Jahren von Chemikern erfunden wurden. Erfinden ist hier das Schlüsselwort, denn FCKW kommen in der Natur nicht vor. FCKW haben bemerkenswerte Eigenschaften, die sie perfekt für industrielle Anwendungen machen: Aufgrund ihrer Reaktion auf Hitze eignen sie sich hervorragend für Klimaanlagen. Aufgrund ihrer Druckreaktion eignen sie sich hervorragend für Spraydosen. So haben Millionen Tonnen FCKW ihren Weg in Fabriken, Büros und Haushalte auf der ganzen Welt gefunden. Ein Teil dieses Gases gelangte dann in die Atmosphäre. Schließlich entdeckten Wissenschaftler, dass FCKW die Ozonschicht der Erde zerfressen. Hoppla.
Diese Geschichte über Industrie, Luft und Chemie zeigt uns zwei Dinge, die bei der Jagd auf Außerirdische wirklich wichtig sind. Erstens existieren Chemikalien wie FCKW nur aufgrund der Technologie. Zweitens kann eine Industriezivilisation absichtlich oder versehentlich große Mengen dieser Chemikalien in die Atmosphäre ihres Planeten pumpen. Einige der Chemikalien, die eine Zivilisation in die Atmosphäre einbringt, könnten im Weltraum nachweisbar sein. Ich weiß das mit Sicherheit, weil es eines der ersten Ergebnisse unserer NASA-Forschungsgruppe für Technosignaturen war.
Kürzlich hat unser Team ein mathematisches Modell eines erdähnlichen Planeten erstellt, der einen 40 Lichtjahre entfernten Stern umkreist. Dann setzen wir die gleiche Konzentration an FCKW in seine Atmosphäre ein, die wir derzeit in unserer haben. Schließlich „beobachteten“ wir diesen Exoplaneten mit einer mathematischen Darstellung des James Webb-Weltraumteleskops. Unsere Ergebnisse zeigten, dass unter bestimmten Annahmen die Verwendung des JWST über nur wenige Wochen ausreichte, um FCKW auf unserem simulierten bewohnten außerirdischen Planeten nachzuweisen. Wenn dies ein echter Planet gewesen wäre, hätten wir wirklich starke Beweise für die Existenz einer außerirdischen Zivilisation gefunden. Das sagt uns dort nichts Sind Industriechemikalien in der Atmosphäre eines Exoplaneten, aber es sagt uns, dass wir sie finden könnten, wenn sie vorhanden wären und sich in der richtigen Menge befänden.
Chemikalien in einer Atmosphäre sind nicht die einzige Möglichkeit, wie entfernte Planeten verraten könnten, dass sie eine Zivilisation beherbergen. Schauen Sie sich ein Bild der Erde bei Nacht an und Sie werden sehen, wie Städte und die sie verbindenden Straßen wie leuchtende Spinnennetze erleuchtet sind. Und künstliche Lichtquellen wie die Natriumlampen, die wir heute verwenden, erzeugen starke spektrale Abdrücke, die man von einem Exoplaneten aus sehen könnte. Im Jahr 2021 zeigte der Astronom Thomas Beatty, wie diese Technosignaturen erkannt werden könnten, wenn der betreffende Planet gut genug beleuchtet wäre. Mit den derzeit geplanten Teleskopen werden wir in der Lage sein, Planeten und ihre Technosignaturen genauer zu sehen – und vielleicht sogar weltumspannende Städte wie Coruscant zu entdecken Krieg der Sterne oder Trantor von Isaac Asimov Stiftung Serie.
Die Suche nach diesen Signaturen außerirdischen Lebens ist etwas, was Forscher derzeit mit dem James-Webb-Teleskop tun können und tun. Aber JWST wurde nicht mit dem Hauptziel der Lebenserkennung entwickelt. Die nächste Generation fortschrittlicher Teleskope, darunter das Habitable Worlds Observatory der NASA, der Nachfolger des JWST, dessen Start für etwa 2040 geplant ist, wird viel besser auf diese Aufgabe abgestimmt sein. Andere bodengestützte Teleskope, die derzeit entwickelt werden, werden Spiegel haben, die dreimal größer sind als die heutigen Teleskope. Mit diesen Bestien werden wir noch weiter in das Neuland der Technosignatur-Jagd vordringen.
Wir müssen auf Fallstricke und Herausforderungen vorbereitet sein, wenn die Menschheit ernsthaft mit der Suche nach außerirdischem Leben beginnt. Aber die Überwindung von Fallstricken und Herausforderungen ist es, was Wissenschaftler morgens wachrüttelt. Wir werden sie klären. Die Herausforderungen bedeuten einfach, dass wir auf lange Sicht spielen. Die Suche nach Außerirdischen ist ein Projekt, dessen Fortschritt vermutlich erst in Jahrzehnten gemessen wird. Aber das ist OK. Ein paar Jahrzehnte der Vorsicht und Klugheit sind nichts im Vergleich zu den Tausenden von Jahren, die es brauchte, um dorthin zu gelangen, wo wir heute stehen, an der Schwelle der Entdeckung stehen und kurz vor der Überschreitung stehen.
Dieser Artikel wurde aus Adam Franks bevorstehendem Buch übernommen. Das kleine Buch der Außerirdischen.
Von Adam Frank
Wenn Sie über einen Link auf dieser Seite ein Buch kaufen, erhalten wir eine Provision. Danke für die Unterstützung Der Atlantik.