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<blockquote data-quote="H2SO4" data-source="post: 91629" data-attributes="member: 2506"><p>1. Energiebedarf einer Zivilisation, welcher der von ihrem Stern empfangen Strahlung entspricht (ca. 1013 Watt)</p><p> 2. Dieser Typ "Superzivilisation" setzt die Gesamtleistung ihres Sterns um (ca. 1026 Watt)</p><p> 3. Die dritte Klasse letztendlich benötigt die Strahlungsleistung einer ganzen Galaxie (ca. 10 34 Watt)</p><p></p><p>Auch die Informationsmenge wächst stetig an. So wird sich die Anzahl zu verarbeitender Daten in 2000 Jahren um den Faktor 1080 steigern. Würde man das in Bit ausdrücken, so wäre die Anzahl größer als die aller Atome im Universum! Eine solche Informationsflut kann nicht mehr in materiellen Speichern untergebracht werden.</p><p></p><p>Ein weiteres Merkmal einer Zivilisation ist die Bevölkerungsentwicklung: Heute benötigt jeder Mensch ca. 10 Tonnen Material pro Jahr für seinen Lebensunterhalt. Dazu zählen neben Nahrung und Kleidung auch der Materialaufwand für Energien (z.B. Heizung), Dinge des täglichen Bedarfs und Luxusartikel. Bei einem jährlichen Zuwachs von 4% würde die Menschheit in 2000 Jahren die Materie von 10 Millionen Galaxien verbrauchen!</p><p></p><p>Alle diese Berechnungen sind natürlich nur rein hypothetischer Natur und entbehren jeder reellen Grundlage. Jedoch ist es nicht von der Hand zu weisen, dass hoch entwickelte Zivilisationen tatsächlich einen extrem hohen Energiebedarf haben, den es eines Tages vielleicht zu entdecken gilt! </p><p></p><p>Panspermie oder Spontane Zeugung?</p><p></p><p>Einige Fragen werden sich sofort jedem stellen, der sich mit der Geschichte des Lebens beschäftigt:</p><p></p><p> 1. Wie begann das Leben auf der Erde?</p><p> 2. War dies ein einmaliges Ereignis, oder wird es sich millionenfach im Universum wiederholen?</p><p> 3. Ist die Evolution, bis hin zum Menschen, Zufall, oder eine Folge der ständigen Weiterentwicklung des Alls?</p><p> 4. Werden wir uns weiterentwickeln und sogar einmal den Weltraum erobern, oder sind wir zum Untergang verdammt?</p><p></p><p>Wir wollen nun versuchen, eine Antwort auf die erste Frage zu finden. Zur zweiten, der ernsthaften Suche nach extraterrestrischen Lebenszeichen, werden seit Jahren weltweite Anstrengungen unternommen (siehe weiter unten: SETI- Projekt). Ob es hierauf Antworten gibt wird erst die Zukunft zeigen. Falls ja, ist damit auch die dritte Frage beantwortet. Eine Lösung der letzten Frage ist uns jedoch nicht möglich. Fragen wir uns also, wie das Leben begann.</p><p></p><p>Es gibt zwei grundlegende Theorien:</p><p></p><p>Die erste besagt, dass es Leben schon immer gab im Universum, dies ist die sogenannte Panspermie- Hypothese. Die andere Möglichkeit wird durch die Spontane Zeugung beschrieben, nach welcher Leben auf der Erde aus lebloser Materie entstanden ist. Hier spielen möglicherweise Kometen und Meteoriten eine bedeutende Rolle, dazu aber später mehr. Die Bezeichnung Panspermie geht auf den schwedischen Naturwissenschaftler Svante Arrhenius zurück, der diesen Begriff bereits 1908 einführte. Hiernach soll das Leben in Form von Keimen auf Staubkörnchen zur Erde gekommen sein.</p><p></p><p>Schon 500 v.Chr. äußerte Anaxagoras, ein griechischer Philosoph, seine Vorstellung, dass tierische und pflanzliche Keime überall im Kosmos vorhanden sind und sich jederzeit bei Auftreten günstiger Bedingungen entfalten können.</p><p></p><p>Derartige Keime können nun auf verschiedenen Wegen durchs Universum treiben: Nach Arrhenius werden sie durch den Strahlungsdruck der Sterne angetrieben (man spricht dabei von der sogenannten Radiopanspermie). Gemäß der Lithopanspermie, die von Lord Kelvin und Hermann Helmholtz um 1870 benannt wurde, verbreiten sich die Lebenskeime durch Meteoriten.</p><p></p><p>Allerdings ergeben sich für beide Hypothesen schier unlösbare Schwierigkeiten:</p><p></p><p>Der Strahlungsdruck der Sterne ist äußerst gering, seit der Entstehung des Universums könnten die Keime höchstens ein paar Tausend Lichtjahre weit gekommen sein! Viel zu wenig, um die Milchstraße, geschweige denn das gesamte Universum zu "bekeimen".</p><p></p><p>Die Lithopanspermie zeigt eine weitere Schwierigkeit: Tauchen Meteoriten in die Erdatmosphäre ein, verglühen sie vollkommen bis hin zum Gewicht von einigen Gramm. Haben sie eine Masse von mehr als einer Tonne (was in der Frühzeit unseres Planeten sicher keine Seltenheit war!), werden sie beim Aufprall durch die freiwerdende kinetische Energie völlig zerstört. Lediglich im Massebereich von einigen Kilogramm erhitzen sich Meteorite nur in den äußeren Schichten, das Innere bleibt unversehrt, wobei die äußeren Schichten organischer Materie sogar als Hitzeschutzschild dienen, ähnlich wie bei den heutigen Space- Shuttles. Winzige Staubkörner von unter 5 [µm] allerdings rieseln dagegen sanft und "unverletzt" zur Erde hinab.</p><p></p><p>Aber es gibt noch weitere Probleme hinsichtlich der Panspermie- Hypothesen. Die Bedingungen im freien Weltraum sind extrem lebensfeindlich! Einerseits herrscht neben einem fast absoluten Vakuum eine ausgesprochene Kälte von -273 [°C] (= 0 [K]). An anderen Orten dagegen, in den heißen Gas- und Staubwolken, müssten die Keime mehrere Millionen Kelvin ertragen. Hinzu kommt noch ein Beschuss mit hochenergetischer UV-, Röntgen- oder Gammastrahlung und mit superschnellen Teilchen wie Protonen oder ±- Teilchen (Heliumkerne). Doch selbst aus diesem Dilemma gibt es einen Ausweg, und zwar durch die Gezielte Panspermie.</p><p></p><p>Erde Hiernach könnten extraterrestrische Intelligenzen die Erde vor Jahrmillionen besucht und sie gezielt mit Keimen geimpft haben, um zu sehen wie sich der Planet entwickelt. Sie könnten das Leben auch ungewollt zu uns gebracht haben, indem sie einfach ihren mit Keimen verseuchten Abfall zurück ließen...</p><p></p><p>Spätestens hier erkennen wir die Probleme und Widersprüche der Panspermie- Hypothesen. Wenn sie nämlich zutreffen sollten, dann muss es das Leben schon immer gegeben haben! Oder wir stehen wiederum vor der Erklärungsnot, wie und wann und an welchem Ort es entstand. Wenn es aber Leben schon immer gab, muss auch unser Universum schon immer existiert haben - damit wäre es ein Universum ohne Entwicklung. Gegen letzteres sprechen aber alle unsere Beobachtungen und Erkenntnisse. Wir wissen, dass wir in einem sich stetig weiterentwickelnden Kosmos leben, der vor knapp 14 Milliarden Jahren "geboren" wurde. Die Hypothesen der Panspermie verlieren deshalb ihre Bedeutung, will man der tatsächlichen Entstehung des Lebens auf den Grund gehen. Daher wollen wir uns nun mit der Theorie der Spontanen Zeugung auseinandersetzen und die Lange Geschichte des Lebens verfolgen.</p><p></p><p>Am Anfang war ...</p><p></p><p>Unsere Geschichte beginnt nicht mit dem Urknall. Der Urknall war kein Ereignis, denn um ein solches zu beschreiben, benötigt man Raum und Zeit, die uns geläufige Raumzeit existierte aber noch nicht. Wir wissen nichts über dieses Nichtereignis, vielleicht war der Anfang auch ganz anders, wie im Beispiel Ekpyrotisches Universum beschrieben. Also beginnt unsere Geschichte 10-43 <s> nach dem Urknall, als das Universum eine Größe von 10-35 [m] und eine Temperatur von 1032 [K] hatte. Alle Naturkräfte ("Wechselwirkungen") sind miteinander verschmolzen ("Große Vereinheitlichung"), es ist vollkommen symmetrisch. Seine Ausdehnung ist so winzig, dass es der Quantenunschärfe unterliegt und erst im Alter von 10-35 <s> aus dem Quantenbereich heraustritt. In diesem Zeitraum besteht der Kosmos aus einer Ursuppe von Photonen, Quarks und Antiquarks, W- und Z- Bosonen (die 100 mal schwerer als ein Proton sind) und den superschweren X- Bosonen mit der 1015fachen Masse eines Protons. Bei seiner Expansion kühlt sich das All weiter ab und die X- Bosonen können nicht mehr erzeugt werden, dafür betreten andere Bosonen die Bühne. Higgs- Bosonen, bislang noch nicht nachgewiesene Teilchen, welche der Materie zu ihrer Masse verhelfen.</s></s></p><p><s><s></s></s></p><p><s><s>Durch die zunehmende Abkühlung findet ein Phasenübergang von einem symmetrischen Universum in ein solches mit gebrochener Symmetrie statt: die zuvor vereinigten Wechselwirkungen trennen sich voneinander. Man kann sich das am Beispiel unterkühlten Wassers vorstellen. Trotz einer Temperatur unterhalb von 0 [°C] ist es noch flüssig. Schlagartig kann es aber zu Eis kristallisieren, wobei Kristallisationswärme freigesetzt wird. Ähnliches machen auch die Higgs- Bosonen, welche noch bis 10-32 <s> nach dem Urknall unterkühlt sein können und sich dann in bestimmter Weise ausrichten. In der Zeit zwischen 10-35 <s> und 10-32 <s> aber wird noch keine Energie freigesetzt, und genau das bewirkt die exponentielle Expansion des Kosmos, die Inflationsphase setzt ein und bläht das All um den Faktor 1050 auf.</s></s></s></s></s></p><p><s><s><s><s><s></s></s></s></s></s></p><p><s><s><s><s><s>Nach 10-32 <s> wird die Energie des Phasenübergangs, die Kristallisationswärme, freigesetzt, wodurch eine ungeheure Zahl von neuen Teilchen, Photonen, Quarks und Antiquarks, erzeugt werden. Gleich darauf beginnt die größte Schlacht im Universum, denn die Teilchen und Antiteilchen annihilieren, vernichten sich gegenseitig zu Photonen. Aber die Quarks sind im Vorteil: sie sind den Antiquarks zahlenmäßig überlegen, und zwar um den Faktor ein Milliardstel! Aus diesen, bis 1 <s> nach dem Urknall übriggebliebenen Quarks besteht alle Materie im Kosmos, und natürlich auch wir. Das Universum ist jetzt nur noch 10 Milliarden [K] heiß und ein dichter Brei aus Protonen, Neutronen, Elektronen und Photonen. 10 <s> lang setzen nun Kernreaktionen ein, die etwa 25% der Materie in Heliumkerne umwandeln und einen geringen Prozentsatz an Lithium.</s></s></s></s></s></s></s></s></p><p><s><s><s><s><s><s><s><s></s></s></s></s></s></s></s></s></p><p><s><s><s><s><s><s><s><s>Kühle Zeiten brechen an</s></s></s></s></s></s></s></s></p><p><s><s><s><s><s><s><s><s></s></s></s></s></s></s></s></s></p><p><s><s><s><s><s><s><s><s>Für einen langen Zeitraum, 300 000 Jahre, war es das erst einmal. Es geschieht (fast) nichts in dieser Zeit. Jetzt aber ist das All auf 5000 [K] abgekühlt und die Elektronen können sich mit den Protonen und Heliumkernen verbinden und die ersten Wasserstoff- und Heliumatome bilden. Die Photonen wechselwirken nicht mehr ständig mit diesen Teilchen und der Kosmos wird durchsichtig. In den nächsten 100 Millionen Jahren kehrt wieder "Ruhe" ein, das Universum kühlt sich bis auf 200 [K] ab.</s></s></s></s></s></s></s></s></p><p><s><s><s><s><s><s><s><s>War das alles?</s></s></s></s></s></s></s></s></p><p><s><s><s><s><s><s><s><s></s></s></s></s></s></s></s></s></p><p><s><s><s><s><s><s><s><s>Ein Blick in das junge UniversumDen bisher tiefsten Blick in die Vergangenheit zeigt uns dieses Bild, das vom Boomerang- Teleskop 1998 im Millimeter- Wellenlängenbereich von einem Stratosphärenballon aus gewonnen wurde. Wir sehen Strukturen des heißen Plasmas, das den Kosmos im Alter von ungefähr</s></s></s></s></s></s></s></s></p><p><s><s><s><s><s><s><s><s>300 000 Jahren erfüllte, als Fluktuationen der Temperatur.</s></s></s></s></s></s></s></s></p><p><s><s><s><s><s><s><s><s></s></s></s></s></s></s></s></s></p><p><s><s><s><s><s><s><s><s>Molekülwolken</s></s></s></s></s></s></s></s></p><p><s><s><s><s><s><s><s><s></s></s></s></s></s></s></s></s></p><p><s><s><s><s><s><s><s><s>Jetzt können sich die H- Atome zum Wasserstoffmolekül H2 zusammenlagern und, so erstaunlich das klingt, diese Moleküle kühlen die dichten Bereiche der Wolke ab! Sie kollidieren nämlich mit den noch vorhandenen Wasserstoffatomen, und die hierbei freiwerdende (Gravitations-) Energie wird in Form von Infrarotphotonen abgestrahlt. Die Wasserstoffwolke kühlt sich bis auf 200 [K] ab und es bilden sich Klumpen, die durch die Eigengravitation zusammengehalten werden.</s></s></s></s></s></s></s></s></p><p><s><s><s><s><s><s><s><s></s></s></s></s></s></s></s></s></p><p><s><s><s><s><s><s><s><s>Molekülwolke Barnard 68Molekülwolken wie diese mit der Bezeichnung Barnard 68 im Sternbild Schlangenträger sind so dicht, dass sie alles Licht dahinterliegender Sterne verschlucken. Sie enthalten zudem viele Moleküle schwerer Elemente und Staub, das kühlt die Wolken wesentlich effektiver - sie haben nur eine Temperatur von 10 [K]. Dieser Kühlungsmechanismus aber hat eine schwerwiegende Bedeutung für die weitere Entwicklung! Denn wenn durch die zunehmende Dichte der Wolke die Temperatur steigt, wird auch der Druck größer, und ohne Kühlung könnte sie niemals weiter kollabieren, weshalb es keine Sterne im Kosmos geben würde. Doch es gibt noch einen weiteren wesentlichen Aspekt.</s></s></s></s></s></s></s></s></p><p><s><s><s><s><s><s><s><s></s></s></s></s></s></s></s></s></p><p><s><s><s><s><s><s><s><s>Der englische Astrophysiker James Jeans (1877 bis 1946) hat berechnet, dass die Masse einer Wolke, damit sie unter der eigenen Schwerkraft kollabieren kann, abhängig ist von der Temperatur T und der in der Wolke herrschenden Dichte p:</s></s></s></s></s></s></s></s></p><p><s><s><s><s><s><s><s><s></s></s></s></s></s></s></s></s></p><p><s><s><s><s><s><s><s><s> </s></s></s></s></s></s></s></s></p><p><s><s><s><s><s><s><s><s></s></s></s></s></s></s></s></s></p><p><s><s><s><s><s><s><s><s>Hierin bedeuten rG = Grenzradius und mG = Grenzmasse einer Wolke. Nach diesem Jeansschen Kriterium kollabiert eine Wolke bei Überschreitung dieser Grenzgrößen.</s></s></s></s></s></s></s></s></p><p><s><s><s><s><s><s><s><s></s></s></s></s></s></s></s></s></p><p><s><s><s><s><s><s><s><s>Bei den 10 [K] kalten Molekülwolken der Milchstraße reicht eine Masse von einer Sonnenmasse aus, um die Kontraktion einzuleiten. Die primordialen (urzeitlichen) "warmen" Wasserstoffwolken benötigen nur aufgrund der höheren Temperatur hierzu aber 1000 Sonnenmassen! Was bedeutet dies nun alles?</s></s></s></s></s></s></s></s></p><p><s><s><s><s><s><s><s><s></s></s></s></s></s></s></s></s></p><p><s><s><s><s><s><s><s><s>Die ersten Sterne</s></s></s></s></s></s></s></s></p><p><s><s><s><s><s><s><s><s></s></s></s></s></s></s></s></s></p><p><s><s><s><s><s><s><s><s>Die viel schlechtere Kühlung der reinen Wasserstoffwolken sorgt dafür, dass sich größere Massen ansammeln. Bei zunehmender Dichte kollidiert ein H2- Molekül bereits wieder mit einem H- Atom, bevor es noch ein IR- Photon aussenden konnte. Das erhöht die Bewegungsenergie der Teilchen und damit die Temperatur - eine Kontraktion wird verzögert. Aus allen diesen Aussagen folgt, dass die ersten Sterne sehr massereich gewesen sein müssen. Bereits 100 bis 250 Millionen Jahre nach dem Urknall "erhellte" diese erste Sterngeneration den Kosmos, es waren wahrhaftige Kolosse von mehreren hundert, ja bis zu 1000 Sonnenmassen! Damit waren sie auch superschnelle Brüter, in deren Zentren die ersten schweren Elemente des Universums fusioniert wurden (der Astronom bezeichnet schlicht alle Elemente schwerer als Wasserstoff und Helium als Metalle, was eigentlich ein physikalisch- chemischer Unsinn ist! Dennoch wird dieser Begriff auch hier verwendet.). Sie werden sehr viel Energie freigesetzt haben, allein ihre Oberflächentemperatur dürfte 100 000 [K] betragen haben. Daher haben sie das All nicht wirklich erhellt, ihre Energie wurde überwiegend im UV- Bereich abgestrahlt und hat mit Sicherheit allen Wasserstoff und alles Helium ionisiert.</s></s></s></s></s></s></s></s></p><p><s><s><s><s><s><s><s><s></s></s></s></s></s></s></s></s></p><p><s><s><s><s><s><s><s><s>Die Lebenserwartung der ersten Sterne konnte naturgemäß nicht groß sein. Sie gingen derart verschwenderisch mit ihren Brennstoffvorräten um, dass sie schon nach 3 Millionen Jahren in unvorstellbar heftigen Explosionen die ersten Metalle ins All bliesen.</s></s></s></s></s></s></s></s></p><p><s><s><s><s><s><s><s><s></s></s></s></s></s></s></s></s></p><p><s><s><s><s><s><s><s><s>Supernovaüberrest Cassiopeia AWie dieser Supernovaüberrest, Cassiopeia A, haben seit vielen Milliarden Jahren ungezählte Sterne schwere Elemente in ihrem Innern erbrütet und nach einem relativ kurzem Leben diese in den Kosmos zurückgegeben. Hier explodierte ein Stern vor 10 000 Jahren, rote Farben der Gasfetzen weisen auf Schwefel hin, blaue auf Sauerstoff.</s></s></s></s></s></s></s></s></p><p><s><s><s><s><s><s><s><s></s></s></s></s></s></s></s></s></p><p><s><s><s><s><s><s><s><s>urückgegeben an das interstellare Medium, konnten diese Metalle, die nun auch in Form feinster Staubkörner erschienen, die großen Molekülwolken der nächsten Generation viel besser kühlen. Es konnten deshalb auch nur noch relativ massearme Sterne entstehen, die nun aber langlebig waren.</s></s></s></s></s></s></s></s></p><p><s><s><s><s><s><s><s><s></s></s></s></s></s></s></s></s></p><p><s><s><s><s><s><s><s><s>Einige der ersten Sterngiganten kollabierten an ihrem Ende sicher zu Schwarzen Löchern, von denen leicht mehrere miteinander verschmelzen konnten. So bildeten sich die Keime der supermassiven Schwarzen Löcher in den Galaxienzentren, deren ungeheure Aktivität uns noch heute in Form der Quasare fasziniert.</s></s></s></s></s></s></s></s></p><p><s><s><s><s><s><s><s><s></s></s></s></s></s></s></s></s></p><p><s><s><s><s><s><s><s><s>Heute ist das ganze Universum erfüllt mit chemischen Brutstätten - den Sternen. Wir haben in [Energieumwandlung der Sterne] gesehen, wie diese riesigen Gasbälle aus dem einfachsten Element, dem aus nur einem Proton und einem Elektron bestehenden Wasserstoff alle bekannten Elemente bis hin zum Eisen in ihren Zentren fusionieren. Als "Nebenprodukt" erwärmen sie dabei ihre Umgebung und strahlen ihr Licht in den Raum. Massereiche Sterne enden in gewaltigen Supernovaexplosionen, wobei sie noch schwerere Elemente als Eisen bilden und an die Interstellare Materie zurückgeben. Zudem produziert jeder Stern einen mehr oder weniger starken, von seiner Masse und seinem Entwicklungsstadium abhängigen Sternwind, der die interstellaren Räume mit verschiedenster Materie bereichert.</s></s></s></s></s></s></s></s></p><p><s><s><s><s><s><s><s><s></s></s></s></s></s></s></s></s></p><p><s><s><s><s><s><s><s><s>Silikatkörnchen</s></s></s></s></s></s></s></s></p></blockquote><p></p>
[QUOTE="H2SO4, post: 91629, member: 2506"] 1. Energiebedarf einer Zivilisation, welcher der von ihrem Stern empfangen Strahlung entspricht (ca. 1013 Watt) 2. Dieser Typ "Superzivilisation" setzt die Gesamtleistung ihres Sterns um (ca. 1026 Watt) 3. Die dritte Klasse letztendlich benötigt die Strahlungsleistung einer ganzen Galaxie (ca. 10 34 Watt) Auch die Informationsmenge wächst stetig an. So wird sich die Anzahl zu verarbeitender Daten in 2000 Jahren um den Faktor 1080 steigern. Würde man das in Bit ausdrücken, so wäre die Anzahl größer als die aller Atome im Universum! Eine solche Informationsflut kann nicht mehr in materiellen Speichern untergebracht werden. Ein weiteres Merkmal einer Zivilisation ist die Bevölkerungsentwicklung: Heute benötigt jeder Mensch ca. 10 Tonnen Material pro Jahr für seinen Lebensunterhalt. Dazu zählen neben Nahrung und Kleidung auch der Materialaufwand für Energien (z.B. Heizung), Dinge des täglichen Bedarfs und Luxusartikel. Bei einem jährlichen Zuwachs von 4% würde die Menschheit in 2000 Jahren die Materie von 10 Millionen Galaxien verbrauchen! Alle diese Berechnungen sind natürlich nur rein hypothetischer Natur und entbehren jeder reellen Grundlage. Jedoch ist es nicht von der Hand zu weisen, dass hoch entwickelte Zivilisationen tatsächlich einen extrem hohen Energiebedarf haben, den es eines Tages vielleicht zu entdecken gilt! Panspermie oder Spontane Zeugung? Einige Fragen werden sich sofort jedem stellen, der sich mit der Geschichte des Lebens beschäftigt: 1. Wie begann das Leben auf der Erde? 2. War dies ein einmaliges Ereignis, oder wird es sich millionenfach im Universum wiederholen? 3. Ist die Evolution, bis hin zum Menschen, Zufall, oder eine Folge der ständigen Weiterentwicklung des Alls? 4. Werden wir uns weiterentwickeln und sogar einmal den Weltraum erobern, oder sind wir zum Untergang verdammt? Wir wollen nun versuchen, eine Antwort auf die erste Frage zu finden. Zur zweiten, der ernsthaften Suche nach extraterrestrischen Lebenszeichen, werden seit Jahren weltweite Anstrengungen unternommen (siehe weiter unten: SETI- Projekt). Ob es hierauf Antworten gibt wird erst die Zukunft zeigen. Falls ja, ist damit auch die dritte Frage beantwortet. Eine Lösung der letzten Frage ist uns jedoch nicht möglich. Fragen wir uns also, wie das Leben begann. Es gibt zwei grundlegende Theorien: Die erste besagt, dass es Leben schon immer gab im Universum, dies ist die sogenannte Panspermie- Hypothese. Die andere Möglichkeit wird durch die Spontane Zeugung beschrieben, nach welcher Leben auf der Erde aus lebloser Materie entstanden ist. Hier spielen möglicherweise Kometen und Meteoriten eine bedeutende Rolle, dazu aber später mehr. Die Bezeichnung Panspermie geht auf den schwedischen Naturwissenschaftler Svante Arrhenius zurück, der diesen Begriff bereits 1908 einführte. Hiernach soll das Leben in Form von Keimen auf Staubkörnchen zur Erde gekommen sein. Schon 500 v.Chr. äußerte Anaxagoras, ein griechischer Philosoph, seine Vorstellung, dass tierische und pflanzliche Keime überall im Kosmos vorhanden sind und sich jederzeit bei Auftreten günstiger Bedingungen entfalten können. Derartige Keime können nun auf verschiedenen Wegen durchs Universum treiben: Nach Arrhenius werden sie durch den Strahlungsdruck der Sterne angetrieben (man spricht dabei von der sogenannten Radiopanspermie). Gemäß der Lithopanspermie, die von Lord Kelvin und Hermann Helmholtz um 1870 benannt wurde, verbreiten sich die Lebenskeime durch Meteoriten. Allerdings ergeben sich für beide Hypothesen schier unlösbare Schwierigkeiten: Der Strahlungsdruck der Sterne ist äußerst gering, seit der Entstehung des Universums könnten die Keime höchstens ein paar Tausend Lichtjahre weit gekommen sein! Viel zu wenig, um die Milchstraße, geschweige denn das gesamte Universum zu "bekeimen". Die Lithopanspermie zeigt eine weitere Schwierigkeit: Tauchen Meteoriten in die Erdatmosphäre ein, verglühen sie vollkommen bis hin zum Gewicht von einigen Gramm. Haben sie eine Masse von mehr als einer Tonne (was in der Frühzeit unseres Planeten sicher keine Seltenheit war!), werden sie beim Aufprall durch die freiwerdende kinetische Energie völlig zerstört. Lediglich im Massebereich von einigen Kilogramm erhitzen sich Meteorite nur in den äußeren Schichten, das Innere bleibt unversehrt, wobei die äußeren Schichten organischer Materie sogar als Hitzeschutzschild dienen, ähnlich wie bei den heutigen Space- Shuttles. Winzige Staubkörner von unter 5 [µm] allerdings rieseln dagegen sanft und "unverletzt" zur Erde hinab. Aber es gibt noch weitere Probleme hinsichtlich der Panspermie- Hypothesen. Die Bedingungen im freien Weltraum sind extrem lebensfeindlich! Einerseits herrscht neben einem fast absoluten Vakuum eine ausgesprochene Kälte von -273 [°C] (= 0 [K]). An anderen Orten dagegen, in den heißen Gas- und Staubwolken, müssten die Keime mehrere Millionen Kelvin ertragen. Hinzu kommt noch ein Beschuss mit hochenergetischer UV-, Röntgen- oder Gammastrahlung und mit superschnellen Teilchen wie Protonen oder ±- Teilchen (Heliumkerne). Doch selbst aus diesem Dilemma gibt es einen Ausweg, und zwar durch die Gezielte Panspermie. Erde Hiernach könnten extraterrestrische Intelligenzen die Erde vor Jahrmillionen besucht und sie gezielt mit Keimen geimpft haben, um zu sehen wie sich der Planet entwickelt. Sie könnten das Leben auch ungewollt zu uns gebracht haben, indem sie einfach ihren mit Keimen verseuchten Abfall zurück ließen... Spätestens hier erkennen wir die Probleme und Widersprüche der Panspermie- Hypothesen. Wenn sie nämlich zutreffen sollten, dann muss es das Leben schon immer gegeben haben! Oder wir stehen wiederum vor der Erklärungsnot, wie und wann und an welchem Ort es entstand. Wenn es aber Leben schon immer gab, muss auch unser Universum schon immer existiert haben - damit wäre es ein Universum ohne Entwicklung. Gegen letzteres sprechen aber alle unsere Beobachtungen und Erkenntnisse. Wir wissen, dass wir in einem sich stetig weiterentwickelnden Kosmos leben, der vor knapp 14 Milliarden Jahren "geboren" wurde. Die Hypothesen der Panspermie verlieren deshalb ihre Bedeutung, will man der tatsächlichen Entstehung des Lebens auf den Grund gehen. Daher wollen wir uns nun mit der Theorie der Spontanen Zeugung auseinandersetzen und die Lange Geschichte des Lebens verfolgen. Am Anfang war ... Unsere Geschichte beginnt nicht mit dem Urknall. Der Urknall war kein Ereignis, denn um ein solches zu beschreiben, benötigt man Raum und Zeit, die uns geläufige Raumzeit existierte aber noch nicht. Wir wissen nichts über dieses Nichtereignis, vielleicht war der Anfang auch ganz anders, wie im Beispiel Ekpyrotisches Universum beschrieben. Also beginnt unsere Geschichte 10-43 [s] nach dem Urknall, als das Universum eine Größe von 10-35 [m] und eine Temperatur von 1032 [K] hatte. Alle Naturkräfte ("Wechselwirkungen") sind miteinander verschmolzen ("Große Vereinheitlichung"), es ist vollkommen symmetrisch. Seine Ausdehnung ist so winzig, dass es der Quantenunschärfe unterliegt und erst im Alter von 10-35 [s] aus dem Quantenbereich heraustritt. In diesem Zeitraum besteht der Kosmos aus einer Ursuppe von Photonen, Quarks und Antiquarks, W- und Z- Bosonen (die 100 mal schwerer als ein Proton sind) und den superschweren X- Bosonen mit der 1015fachen Masse eines Protons. Bei seiner Expansion kühlt sich das All weiter ab und die X- Bosonen können nicht mehr erzeugt werden, dafür betreten andere Bosonen die Bühne. Higgs- Bosonen, bislang noch nicht nachgewiesene Teilchen, welche der Materie zu ihrer Masse verhelfen. Durch die zunehmende Abkühlung findet ein Phasenübergang von einem symmetrischen Universum in ein solches mit gebrochener Symmetrie statt: die zuvor vereinigten Wechselwirkungen trennen sich voneinander. Man kann sich das am Beispiel unterkühlten Wassers vorstellen. Trotz einer Temperatur unterhalb von 0 [°C] ist es noch flüssig. Schlagartig kann es aber zu Eis kristallisieren, wobei Kristallisationswärme freigesetzt wird. Ähnliches machen auch die Higgs- Bosonen, welche noch bis 10-32 [s] nach dem Urknall unterkühlt sein können und sich dann in bestimmter Weise ausrichten. In der Zeit zwischen 10-35 [s] und 10-32 [s] aber wird noch keine Energie freigesetzt, und genau das bewirkt die exponentielle Expansion des Kosmos, die Inflationsphase setzt ein und bläht das All um den Faktor 1050 auf. Nach 10-32 [s] wird die Energie des Phasenübergangs, die Kristallisationswärme, freigesetzt, wodurch eine ungeheure Zahl von neuen Teilchen, Photonen, Quarks und Antiquarks, erzeugt werden. Gleich darauf beginnt die größte Schlacht im Universum, denn die Teilchen und Antiteilchen annihilieren, vernichten sich gegenseitig zu Photonen. Aber die Quarks sind im Vorteil: sie sind den Antiquarks zahlenmäßig überlegen, und zwar um den Faktor ein Milliardstel! Aus diesen, bis 1 [s] nach dem Urknall übriggebliebenen Quarks besteht alle Materie im Kosmos, und natürlich auch wir. Das Universum ist jetzt nur noch 10 Milliarden [K] heiß und ein dichter Brei aus Protonen, Neutronen, Elektronen und Photonen. 10 [s] lang setzen nun Kernreaktionen ein, die etwa 25% der Materie in Heliumkerne umwandeln und einen geringen Prozentsatz an Lithium. Kühle Zeiten brechen an Für einen langen Zeitraum, 300 000 Jahre, war es das erst einmal. Es geschieht (fast) nichts in dieser Zeit. Jetzt aber ist das All auf 5000 [K] abgekühlt und die Elektronen können sich mit den Protonen und Heliumkernen verbinden und die ersten Wasserstoff- und Heliumatome bilden. Die Photonen wechselwirken nicht mehr ständig mit diesen Teilchen und der Kosmos wird durchsichtig. In den nächsten 100 Millionen Jahren kehrt wieder "Ruhe" ein, das Universum kühlt sich bis auf 200 [K] ab. War das alles? Ein Blick in das junge UniversumDen bisher tiefsten Blick in die Vergangenheit zeigt uns dieses Bild, das vom Boomerang- Teleskop 1998 im Millimeter- Wellenlängenbereich von einem Stratosphärenballon aus gewonnen wurde. Wir sehen Strukturen des heißen Plasmas, das den Kosmos im Alter von ungefähr 300 000 Jahren erfüllte, als Fluktuationen der Temperatur. Molekülwolken Jetzt können sich die H- Atome zum Wasserstoffmolekül H2 zusammenlagern und, so erstaunlich das klingt, diese Moleküle kühlen die dichten Bereiche der Wolke ab! Sie kollidieren nämlich mit den noch vorhandenen Wasserstoffatomen, und die hierbei freiwerdende (Gravitations-) Energie wird in Form von Infrarotphotonen abgestrahlt. Die Wasserstoffwolke kühlt sich bis auf 200 [K] ab und es bilden sich Klumpen, die durch die Eigengravitation zusammengehalten werden. Molekülwolke Barnard 68Molekülwolken wie diese mit der Bezeichnung Barnard 68 im Sternbild Schlangenträger sind so dicht, dass sie alles Licht dahinterliegender Sterne verschlucken. Sie enthalten zudem viele Moleküle schwerer Elemente und Staub, das kühlt die Wolken wesentlich effektiver - sie haben nur eine Temperatur von 10 [K]. Dieser Kühlungsmechanismus aber hat eine schwerwiegende Bedeutung für die weitere Entwicklung! Denn wenn durch die zunehmende Dichte der Wolke die Temperatur steigt, wird auch der Druck größer, und ohne Kühlung könnte sie niemals weiter kollabieren, weshalb es keine Sterne im Kosmos geben würde. Doch es gibt noch einen weiteren wesentlichen Aspekt. Der englische Astrophysiker James Jeans (1877 bis 1946) hat berechnet, dass die Masse einer Wolke, damit sie unter der eigenen Schwerkraft kollabieren kann, abhängig ist von der Temperatur T und der in der Wolke herrschenden Dichte p: Hierin bedeuten rG = Grenzradius und mG = Grenzmasse einer Wolke. Nach diesem Jeansschen Kriterium kollabiert eine Wolke bei Überschreitung dieser Grenzgrößen. Bei den 10 [K] kalten Molekülwolken der Milchstraße reicht eine Masse von einer Sonnenmasse aus, um die Kontraktion einzuleiten. Die primordialen (urzeitlichen) "warmen" Wasserstoffwolken benötigen nur aufgrund der höheren Temperatur hierzu aber 1000 Sonnenmassen! Was bedeutet dies nun alles? Die ersten Sterne Die viel schlechtere Kühlung der reinen Wasserstoffwolken sorgt dafür, dass sich größere Massen ansammeln. Bei zunehmender Dichte kollidiert ein H2- Molekül bereits wieder mit einem H- Atom, bevor es noch ein IR- Photon aussenden konnte. Das erhöht die Bewegungsenergie der Teilchen und damit die Temperatur - eine Kontraktion wird verzögert. Aus allen diesen Aussagen folgt, dass die ersten Sterne sehr massereich gewesen sein müssen. Bereits 100 bis 250 Millionen Jahre nach dem Urknall "erhellte" diese erste Sterngeneration den Kosmos, es waren wahrhaftige Kolosse von mehreren hundert, ja bis zu 1000 Sonnenmassen! Damit waren sie auch superschnelle Brüter, in deren Zentren die ersten schweren Elemente des Universums fusioniert wurden (der Astronom bezeichnet schlicht alle Elemente schwerer als Wasserstoff und Helium als Metalle, was eigentlich ein physikalisch- chemischer Unsinn ist! Dennoch wird dieser Begriff auch hier verwendet.). Sie werden sehr viel Energie freigesetzt haben, allein ihre Oberflächentemperatur dürfte 100 000 [K] betragen haben. Daher haben sie das All nicht wirklich erhellt, ihre Energie wurde überwiegend im UV- Bereich abgestrahlt und hat mit Sicherheit allen Wasserstoff und alles Helium ionisiert. Die Lebenserwartung der ersten Sterne konnte naturgemäß nicht groß sein. Sie gingen derart verschwenderisch mit ihren Brennstoffvorräten um, dass sie schon nach 3 Millionen Jahren in unvorstellbar heftigen Explosionen die ersten Metalle ins All bliesen. Supernovaüberrest Cassiopeia AWie dieser Supernovaüberrest, Cassiopeia A, haben seit vielen Milliarden Jahren ungezählte Sterne schwere Elemente in ihrem Innern erbrütet und nach einem relativ kurzem Leben diese in den Kosmos zurückgegeben. Hier explodierte ein Stern vor 10 000 Jahren, rote Farben der Gasfetzen weisen auf Schwefel hin, blaue auf Sauerstoff. urückgegeben an das interstellare Medium, konnten diese Metalle, die nun auch in Form feinster Staubkörner erschienen, die großen Molekülwolken der nächsten Generation viel besser kühlen. Es konnten deshalb auch nur noch relativ massearme Sterne entstehen, die nun aber langlebig waren. Einige der ersten Sterngiganten kollabierten an ihrem Ende sicher zu Schwarzen Löchern, von denen leicht mehrere miteinander verschmelzen konnten. So bildeten sich die Keime der supermassiven Schwarzen Löcher in den Galaxienzentren, deren ungeheure Aktivität uns noch heute in Form der Quasare fasziniert. Heute ist das ganze Universum erfüllt mit chemischen Brutstätten - den Sternen. Wir haben in [Energieumwandlung der Sterne] gesehen, wie diese riesigen Gasbälle aus dem einfachsten Element, dem aus nur einem Proton und einem Elektron bestehenden Wasserstoff alle bekannten Elemente bis hin zum Eisen in ihren Zentren fusionieren. Als "Nebenprodukt" erwärmen sie dabei ihre Umgebung und strahlen ihr Licht in den Raum. Massereiche Sterne enden in gewaltigen Supernovaexplosionen, wobei sie noch schwerere Elemente als Eisen bilden und an die Interstellare Materie zurückgeben. Zudem produziert jeder Stern einen mehr oder weniger starken, von seiner Masse und seinem Entwicklungsstadium abhängigen Sternwind, der die interstellaren Räume mit verschiedenster Materie bereichert. Silikatkörnchen[/s][/s][/s][/s][/s][/s][/s][/s] [/QUOTE]
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