Sternengeschichten Folge 601: Wasser im Universum

05/31/24 • 10 min

Wie feucht ist der Kosmos?

Sternengeschichten Folge 601: Wasser im Universum

Wasser! Ohne Wasser würde es auf der Erde kein Leben geben. Wasser ist absolut notwendig für uns. Die Wissenschaft diskutiert seit Jahrzehnten, ob auf dem Mars Wasser nachgewiesen werden konnte, oder nicht oder ob es heute noch dort zu finden ist. Oder ob es Wasser auf dem Mond gibt. Wasser ist wichtig. Und man könnte auf die Idee kommen, Wasser wäre selten. Wieso würden wir sonst so ein Theater darum machen? Tatsächlich ist Wasser im Universum enorm häufig. Und deswegen schauen wir uns heute mal an, wo man das Wasser überall finden kann.

Fangen wir mit den Grundlagen an. Wasser gehört zu den wenigen Stoffen, bei dem so gut wie alle Menschen auch die zugehörige chemische Formel kennen: H2O. Und dieses "H2O" sagt uns auch gleich, warum Wasser alles andere als selten ist. "H2O", das bedeutet, dass ein Wassermolekül aus zwei Atomen Wasserstoff und einem Atom Sauerstoff besteht. Und wenn es etwas im Universum in wirklich großen Mengen gibt, dann Wasserstoff! Wasserstoff ist das häufigste Element; ungefährt zwei Drittel aller Atome im Universum sind Wasserstoffatome. Wasserstoff ist direkt nach dem Urknall entstanden; es ist das einfachste Atom das es gibt. Aber wir brauchen ja auch noch Sauerstoff. Den gab es nach dem Urknall noch nicht. Damals hat es nur für Wasserstoff und Helium gereicht. Alle anderen Elemente, all die vielen anderen Arten von Atomen, die gab es noch nicht. Die wurden erst später, durch Kernfusion im Inneren der ersten Sterne produziert. Und Sauerstoff ist durch Kernfusion relativ einfach zu bekommen. Dazu muss man nur Helium-Atome miteinander fusionieren. Ok, das "nur" ist auch ein wenig übertrieben. Normalerweise fusionieren Sterne in ihrem Inneren Wasserstoff zu Helium. Erst in den letzten Phasen ihres Leben finden auch andere Kernreaktionen in nennenswerter Menge statt. Aber die Produktion von Sauerstoff ist da einer der wichtigsten Prozesse und deswegen ist Sauerstoff auch das dritthäufigste Elemente im Universum.

Jetzt müssen nur noch zwei Wasserstoffatome ein Sauerstoffatom finden, sich miteinander verbinden und fertig ist das Wasser. Netterweise verbinden sich Wasserstoff und Sauerstoff aber sehr gerne und leicht miteinander und im Weltall haben sie oft genug Gelegenheit dazu, das zu tun. Zum Beispiel in den großen Molekülwolken, die sich überall zwischen den Sternen finden. Die bestehen natürlich hauptsächlich aus Wasserstoff, aber sterbende Sterne in der Umgebung haben durch ihren Sternwind und ihre Supernova-Explosionen jede Menge andere Atome und natürlich auch Sauerstoff durch die Gegend verteilt. In diesen Wolken können sich also Wassermoleküle bilden und wenn da auch noch ein paar Staubteilchen rumfliegen, geht es noch einfacher. Dann können sich verschiedenste Atome an der Oberfläche des Staubs anlagern und dort miteinander reagieren.

Wir halten also fest: Wasser gibt es im Universum jede Menge. Aber bei diesem "Wasser" ist eben erstmal nur das Molekül selbst gemeint. Damit ist noch nichts über den Aggregatzustand des Wassers gesagt, also ob das Wasser fest, flüssig oder gasförmig ist. Als ich zu Beginn über die Bedeutung des Wassers für das Leben gesprochen habe, ging es natürlich um flüssiges Wasser. Mit Eis oder Wasserdampf können wir Lebewesen nicht viel anfangen; wir brauchen es als Flüssigkeit. Aber lassen wir diese Unterscheidung vorerst mal beiseite und schauen wir uns an, wo wir überall Wasser finden können. Und es ist klar, dass das nur ein grober Überblick sein kann, immerhin ist das Universum ziemlich groß.

Fangen wir mit dem Sonnensystem an. Hier gibt es jede Menge Wasser und zwar fast ausschließlich in fester Form. Wassereis ist häufig, zum Beispiel in Asteroiden und Kometen. All die Himmelskörper, die sich ausreichend weit von der Sonne entfernt gebildet haben, enthalten jede Menge Eis. "Ausreichend weit" ist so circa 2 bis 3 Mal weiter von der Sonne weg als die Erde. Dort sind aber noch jede Menge Asteroiden. Dort sind die Billionen von Kometen. Dort sind Planeten wie Uranus und Neptun, die nicht umsonst "Eisriesen" genannt werden. Dort sind ihre Monde und die Monde von Jupiter und Saturn. Wir wissen, das die Jupitermonde Europa, Ganymed und Kallisto von dicken Eispanzern umgeben sind, ebenso der Saturnmond Enceladus, der Neptunmond Triton, und viele andere Monde. Die Ringe des Saturns bestehen aus Wassereisbrocken; die Kometen auch zu einem großen Teil. Wir finden Wassereis an den Polkappen des Mars und vermutlich auch unter seiner Oberfläche. Auf dem Mond der Erde dürfte es auch Eis geben und selbst auf dem sonnennahen Merkur hat man Eis in einigen tiefen Kratern gefunden, in deren Inneres das Sonnenlicht nie fällt.

Auf der Erde gibt es natürlich auch Eis, aber auch jede Menge flüssiges Wasser. Wir wissen, das es auf dem Mars früher jede Menge flüssiges Wasser gegeben hat. Ob heute noch etwas davon übrig ist, ist ...

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Sternengeschichten Folge 600: Prä-Astronautik - Waren die Aliens schon zu Besuch auf der Erde?

Wer hat die Pyramiden wirklich gebaut?!

Sternengeschichten Folge 600: Prä-Astronautik - Waren die Aliens schon zu Besuch auf der Erde?

"Es ist nicht auszuschließen, dass Artefakte dieser Besuche [von Aliens] heute noch existieren oder dass im Sonnensystem eine Art von Basis unterhalten wird, um weitere Forschung durchführen zu können."

Die Person, die diesen Satz geschrieben hat, und die davon spricht, dass die Erde in der Vergangenheit Besuch von Außerirdischen bekommen haben könnte und wir die Spuren dieses Besuchs auch heute noch finden könnten, war kein komischer Spinner. Der Satz stammt aus einem wissenschaftlichen Aufsatz, der 1963 in der Fachzeitschrift "Planetary and Space Science" veröffentlicht worden ist und der Autor ist Carl Sagan, einer der bekanntesten und bedeutendsten Astronomen des 20. Jahrhunderts. Bevor wir aber nachsehen, was Sagan da noch alles geschrieben hat, ob er das ernst gemeint hat und was davon zu halten ist, gehen wir noch ein bisschen weiter in die Vergangenheit. In der heutigen Folge der Sternengeschichten geht es um die Prä-Astronautik, die auch gerne "Paläo-Seti" genannt wird. In dieser Disziplin beschäftigt man sich mit der Frage, ob in der fernen Vergangenheit der Erde vielleicht schon mal intelligente Außerirdische zu Besuch gekommen sind und ob sie dabei Spuren hinterlassen haben.

Den ersten Teil der Frage kann man innerhalb gewisser Grenzen durchaus wissenschaftlich untersuchen. Man kann sich fragen, ob es intelligente Außerirdische geben kann, ob sie in der Lage wären, die Erde zu erreichen, wie wahrscheinlich das ist, und so weiter. Der zweite Teil der Frage führt uns dann aber aus der echten Wissenschaft hinaus und hinein in die Para- oder Pseudowissenschaft. Wenn wir irgendwelche antiken Bauwerke wie zum Beispiel die Pyramiden vermessen um daraus ableiten zu können, dass sie in Wahrheit von Aliens erbaut worden sind, dann setzen wir einen Forschungsgegenstand voraus, den wir durch die Forschung erst belegen wollen. Das ist im besten Fall Parawissenschaft, also eine Art von Suche nach Erkenntnis, die prinzipiell mit wissenschaftlichen Methoden arbeitet, aber außerhalb der Wissenschaft steht. Im schlechtesten und bei diesem Thema auch im häufigsten Fall, haben wir es aber mit Pseudowissenschaft zu tun, die nur so tut, als wäre sie Wissenschaft, es aber definitiv nicht ist.

Wir lassen jetzt die Wissenschaftsphilosophie mal beiseite und schauen uns an, wer überhaupt auf die Idee gekommen ist, dass irgendwelche Aliens uns schon längst besucht haben könnten. Das ist eine Frage, die natürlich nicht so leicht zu beantworten ist, weil wir da schon mitten in der Prä-Astronautik selbst gelandet sind. Wenn man den eher kreativeren und unwissenschaftlicheren Vertretern dieser Disziplin folgt, dann sind quasi alle alten und antiken Texte voll mit Beschreibungen solcher Besuche. Wenn wir das vorerst mal ignorieren, dann kann man den Beginn der Prä-Astronautik im 19. und frühen 20. Jahrhundert ansetzen. Das war auch die Zeit, in der die ersten Science-Fiction-Geschichten im modernen Sinn veröffentlicht worden sind; in der Leute wie Jules Verne über Reisen ins All spekuliert haben und wenn man mal da angelangt ist, liegt die Idee auch nicht fern, dass irgendwelche Wesen von anderswo durchs All zu uns gelangt sind.

Einer der ersten, der sich sehr konkret und nicht im Rahmen der Science Fiction darüber Gedanken gemacht hat, war der russische Mathematiker Mates Mendelevich Agrest. Er hat 1961 einen Artikel mit dem Titel "Kosmonauten der Antike" verfasst und darin schon viele der Themen vorweg genommen, die später in der Prä-Astronautik sehr populär werden sollten. Zum Beispiel die Idee, dass die Geschichte der Zerstörung von Sodom und Gomorrah aus der Bibel in Wahrheit eine Atombombenexplosion beschreibt, die von Aliens ausgelöst worden ist. Oder das die prähistorischen Ruinen von Baalbek, im heutigen Libanon, in Wahrheit Lande- und Startplätze für außerirdische Raumschiffe waren.

Agrest ist heute eher unbekannt, deutlich bekannter ist dagegen Konstantin Ziolkowski. Er war einer der Begründer der modernen Raumfahrt und seine mathematischen Gleichungen zum Raketenflug werden auch heute noch verwendet. Etwas weniger bekannt ist, dass Ziolokowski auch sehr spezielle Vorstellungen davon hatte, was im Weltall alles so abgeht. Eine komplette Darstellung seiner "kosmischen Philosophie" würde zu weit führen, aber für Ziolkowski war das Universum so eine Art von lebendiges Wesen, voll mit lebendigen Himmelskörpern und lebendigen Atomen, und so weiter. Und auch voll mit übermenschlichen, übersinnlichen Aliens, mit Weltraum-Engeln, die die Gedanken der Menschen lesen und sie beeinflussen können, um ihnen so Botschaften zu schicken. Und natürlich war Ziolkowski selbst auch Empfänger der Alien-Engelsbotschaften und einer der Gründe, warum er die Menschheit so dringend ins All aufbrechen sehen wollte, war seine Überzeugung, dass...

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Sternengeschichten Folge 602: Flackersterne und außerirdisches Leben

Kleine und gemeine Sterne!

Sternengeschichten Folge 602: Flackersterne und außerirdisches Leben

Sterne flackern. Wenn wir nachts zum Himmel schauen, dann sehen wir die hellen Punkte der Sterne so gut wie nie konstant leuchten, sondern immer ein bisschen flackern. Das liegt aber an der Bewegung der Luft in der Erdatmosphäre, die das Sternenlicht ganz leicht ablenkt, weswegen die Sterne ein kleines bisschen hin und her zu springen scheinen. Wenn wir flackernde Sterne sehen, hat das nichts mit den Sternen selbst zu tun. Es sei denn, es handelt sich um "Flackersterne". Das ist deutsche Übersetzung des Fachbegriffs "flare star", wie diese Gruppe von Sternen normalerweise genannt werden. Oder auch "UV-Ceti-Sterne" und deswegen werfen wir zu Beginn einen kurzen Blick auf den Namensgeber, den Stern UV Ceti selbst.

UV Ceti befindet sich im Sternbild Walfisch und ist ohne optische Hilfsmittel nicht zu sehen. Er treibt sich dort auch nicht alleine im Weltall herum, sondern ist Teil eines Doppelsternsystems. Das trägt den offiziellen Namen Gliese 65 oder Luyten 726-8. Und damit wir die ganze Sache mit den Namen gleich vom Tisch haben, erwähne ich auch noch, dass dieser Stern das erste Mal im Jahr 1948 in einem Katalog aufgetaucht ist, den der niederländische Astronom Wilhelm Luyten erstellt hat, als er auf der Suche nach Sternen war, die sich vergleichsweise schnell bewegen. Er wies seine Kollegen auf einen der Sterne hin - den mit der Katalognummer 726-8 - damit die den ein wenig genauer ansehen. Das haben Alfred Harrison Joy und Milton Humason mit dem großen Teleskop an der Mount-Wilson-Sternwarte ebenfalls noch 1948 erledigt und gleich einmal festgestellt, dass es sich dabei nicht um einen sondern um zwei Sterne handelt. Heute wissen wir, dass es sich bei beiden Komponenten dieses Doppelsternsystems um rote Zwergsterne handelt, mit jeweils einem Zehntel der Sonnenmasse und beide leuchten circa hunderttausend Mal schwächer als die Sonne. Das wir sie dennoch halbwegs gut mit dem Teleskop beobachten können liegt daran, dass sie uns mit einer Distanz von knapp 9 Lichtjahren recht nahe sind. Joy und Humason stellten bei ihren Beobachtungen auch fest, dass sich die Helligkeit dieser Sterne ändert, und deswegen haben sie die typische Bezeichnung für solche variablen Sterne bekommen, die aus einer Buchstabenkombination und dem Namen des Sternbilds besteht: UV Ceti und BL Ceti.

So, und jetzt wo wir mit den Namen durch sind, schauen wir uns an, was an ihnen und ganz besonders an UV Ceti so bedeutend ist, dass man gleich eine ganze Gruppe von Sternen so benannt hat. Sterne, die ihre Helligkeit ändern gibt es jede Menge; ich habe darüber schon in früheren Folgen der Sternengeschichten berichtet und es gibt jede Menge Gründe, warum Sterne das tun. Die Flaresterne beziehungsweise die UV-Ceti-Sterne sind aber eine ganz besondere Gruppe. Oder eigentlich auch nicht. Das, was dort passiert, passiert auch bei unserer Sonne. Wir wissen ja, dass es dort immer wieder Sonneneruptionen gibt. Die Sonne schleudert Material aus ihrer Atmosphäre hinaus ins All und so etwas nennt man "Flare". Und bei Flaresternen passiert genau das, nur sehr viel heftiger.

Wir müssen uns also die Flares ein wenig genauer ansehen und wir tun das vorerst mal bei der Sonne. Die äußeren Schichten der Sonne sind durchsetzt von Magnetfeldern, die von der Bewegung der ganzen elektrisch geladenen Teilchen stammen, die sich dort befinden. Die Sonne ist so heiß, dass die elektrisch negativ geladenen Elektronen aus den Hüllen der Atome nicht mehr an den elektrisch positiv geladenen Atomkern gebunden sind. Dieses heiße Plasma bewegt sich und erzeugt Magnetfelder, die wiederum die Bewegung des Plasmas beeinflussen. Es geht also wild zu und ab und zu können sich die Magnetfelder neu arrangieren und dabei Energie abgeben. Ander gesagt: Es gibt immer wieder so etwas wie gewaltige Kurzschlüsse bei denen jede Menge Energie frei wird, die dann das Plasma noch mal extra aufheizt. Das führt einerseits dazu, dass Material aus der Sonnenatmosphäre ins All geschleudert wird. Und andererseits aber auch dazu, dass das extrem aufgeheizte Plasma hell leuchtet.

Während eines Flares wird ein Stern also ein wenig heller. Die Sonne ist allerdings ein vergleichsweise großer Stern und ihre Gesamthelligkeit wird durch die Flares die ab und zu stattfinden, nicht dramatisch verändert. Bei den Flaresternen ist es anders. Dabei handelt es sich üblicherweise um rote Zwerge, also Sterne, die sehr viel weniger Masse haben als die Sonne und auch kleiner sind. Jetzt könnte man meinen, dass kleinere Sterne auch nicht so große Flares produzieren können. Tatsächlich ist es aber genau andersherum. Die Stärke der Flares wird von der Stärke des Magnetfeldes bestimmt und rote Zwerge können enorm starke Magnetfelder haben, gerade weil sie so klein sind.

In Sternen wie der Sonne gibt es, sehr grob eingeteilt, zwei unterschiedliche Zonen. Ganz i...