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Sternencluster im Weltraum

Sind wir allein in den Weiten des Weltraums? Bild: Shutterstock

Leben im All könnte oft entstanden sein – aber nicht in unserer Nähe



Die Erde ist voller Leben. Doch jenseits der dünnen Lufthülle, die unseren Planeten umgibt, herrscht lauter Leblosigkeit. Es scheint, als wären wir ganz allein in den Weiten des Weltraums. Um die Frage zu beantworten, ob es da draussen noch anderes Leben gibt, unternehmen die Wissenschaftler nicht geringe Anstrengungen: Sie durchforsten riesige Datenmengen, um ungewöhnliche Radiosignale zu finden, sie scannen das All mit Radioteleskopen, sie untersuchen Meteoriten auf organische Stoffe.

Auch auf theoretischer Ebene setzen sich gescheite Köpfe mit dieser Frage auseinander. Der italienische Physiker und Nobelpreisträger Enrico Fermi formulierte beispielsweise 1950 das nach ihm benannte Paradox: Wenn es aufgrund der ungeheuren Anzahl von Planeten in der Milchstrasse nahezu sicher technisch fortgeschrittene Ziviliationen gibt, warum nehmen wir dann nichts davon wahr? Falls eine solche Zivilisation über dutzende von Millionen Jahren hinweg existiert, müsste sie die Galaxis eigentlich vollständig kolonisieren können, trotz der enormen Distanzen.

Bei der Frage, ob es extraterrestrisches Leben gibt, geht es im Kern freilich nicht nur um intelligente Lebensformen oder gar Alien-Zivilisationen, sondern darum, ob überhaupt Leben anderswo entstanden ist. Genauer gesagt: Können sich die Bausteine des Lebens spontan im Universum bilden, wie es auch auf der Erde geschehen ist (sofern das Leben nicht von anderswo hierher gelangt ist)?

Genau dies hat der japanische Astronom Tomonori Totani untersucht. Der Wissenschaftler von der Universität Tokio hat dafür biologische und kosmologische Modelle kombiniert und seine Erkenntnisse in einer Meta-Studie präsentiert, die in der Zeitschrift «Scientific Reports» erschienen ist.

Der Prozess der Entstehung von Leben aus anorganischen und organischen Stoffen – also eine chemische Evolution – wird Abiogenese genannt. Alles Leben auf der Erde beruht auf Nukleinsäuren, die als DNA oder RNA vorliegt. In ihnen sind die geordneten Informationen gespeichert, die die Erscheinungsformen des Lebens definieren. Die RNA-Welt-Hypothese geht davon aus, dass vor unseren heutigen Lebensformen Leben existierte, das auf RNA basierte. Daraus habe sich im Laufe der Evolution die DNA als chemisch stabileres Informationsspeichermedium entwickelt. Wie diese komplexen Nukleinsäuren aus abiotischen Prozessen hervorgegangen sind, ist jedoch nach wie vor nicht abschliessend geklärt.

«Da das einzige Leben, von dem wir wissen, auf der Erde existiert, beschränken sich Studien über die Ursprünge des Lebens auf die spezifischen Bedingungen, die wir hier finden», stellt Totani fest. Die meisten Forschungsarbeiten zu diesem Thema befassten sich daher mit der fundamentalsten Komponente, die allen Lebewesen gemeinsam ist, nämlich der RNA. Die Ribonukleinsäure sei ein ein weitaus einfacheres und essentielleres Molekül als die bekanntere DNA, so Totani.

RNA und DNA im Vergleich
Von Sponk (talk) - Strukturformeln der Nukleobasen von Roland1952, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=9807387

RNA und DNA im Vergleich. Die vier fundamentalen Stickstoffbasen sind gleich, doch die Struktur der DNA ist komplexer. Grafik: Wikimedia/Sponk

Dennoch ist RNA immer noch um Grössenordnungen komplexer als jene organischen Stoffe, die man bereits im Weltraum– oder in auf die Erde gefallenen Meteoriten – gefunden hat. Es handelt sich um ein Polymer, das aus Nukleotiden besteht (das sind chemische Ketten, die sich aus einem Basen-, einem Zucker- und einem Phosphat­anteil zusammensetzen). Unter geeigneten chemischen Bedingungen und bei ausreichend langer Zeitdauer können sich Nukleotide spontan zu RNA verbinden.

RNA-Moleküle müssen eine bestimmte Mindestlänge aufweisen, also eine Mindestanzahl von Nukleotiden enthalten, damit sie sich selbst replizieren können – diese selbstreplizierende Aktivität ist eine Voraussetzung für Leben. Man geht davon aus, dass RNA-Moleküle mindestens 40 bis 100 Nukleotide enthalten müssen, damit die selbstreplizierende Aktivität Leben ermöglicht.

Das Problem dabei: Astrobiologen nehmen an, dass eine solche Zahl von Nukleotiden im beobachtbaren Universum nicht möglich gewesen wäre. Das beobachtbare Universum ist im Standardmodell der Kosmologie jener Teil des Universums, der von der Erde aus für unsere Beobachtung zugänglich ist. Es enthält nach aktuellen Schätzungen rund 10 Sextillionen Sterne (eine Sextillion = 1036, also eine 1 mit 36 Nullen). Statistisch betrachtet dürfte in einem solchen Raumvolumen lediglich RNA mit etwa 20 Nukleotiden entstehen.

Allerdings umfasst das beobachtbare Universum nicht das gesamte All. «In der heutigen Kosmologie ist man sich einig, dass das Universum eine Phase rascher Inflation durchgemacht hat, die eine riesige Expansionsregion jenseits des Horizonts dessen hervorgebracht hat, was wir direkt beobachten können», stellt Totani fest. Wird dieses grössere Volumen in Abiogenese-Modellen berücksichtigt, erhöht sich die Wahrscheinlichkeit enorm, dass Leben entsteht.

Das gesamte Universum inklusive des Teils hinter dem Ereignishorizont dürfte nach wissenschaftlichen Schätzungen eine ungleich höhere Anzahl von Sternen enthalten: mehr als ein Googol (ein Googol = 10100, eine 1 mit 100 Nullen). Um den Grössenunterschied etwas zu verdeutlichen: Die Anzahl der Protonen im sichtbaren Universum beträgt schätzungsweise 1080 – bedeutend weniger als ein Googol.

Trifft diese Schätzung der Anzahl Sterne zu, ist die Entstehung von RNA mit ausreichend langen Nukleotid-Ketten nicht nur wahrscheinlich, sondern statistisch geradezu unvermeidlich. Mit anderen Worten: Es muss extraterrestrisches Leben geben, aber es befindet sich mit hoher Wahrscheinlichkeit hinter dem Ereignishorizont – für alle Zeiten unerreichbar für uns.

(dhr)

Gibt es extraterrestrisches Leben?

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Weltraumwanderung für den Normalsterblichen

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