Bericht über das 21. Bad Honnefer Winterseminar vom 14.-16. Januar 2016 im Physikzentrum Bad Honnef

                                                                                                                                                  

Thema: „Leben in extremen Umgebungen“

 

Während sich das Bad Honnefer Winterseminar im letzten Jahr mit der europäischen Kometenmission „Rosetta“ befasste, sollte in diesem Jahr wieder ein allgemeineres fachübergreifendes Thema vertreten sein, nämlich das Thema „Leben in extremen Umgebungen“. Astronomieinteressierte denken bei diesem Thema sicher zunächst an Leben in möglichen Ozeanen von Eismonden um Jupiter und Saturn oder gar an Leben auf Planeten fremder Sterne. Bei dieser Tagung sollte das Thema aber übergreifender angegangen werden, angefangen von extremen Habitaten auf der Erde bis hin zu möglichem Leben im Weltraum und zwar nicht nur hinsichtlich der Existenzmöglichkeit anderer Organismen, sondern auch hinsichtlich der Auswirkungen des Weltraumaufenthaltes auf den Menschen.

 

Nach einem kurzen Begrüßungskaffee um 10:00 Uhr; wer keinen Kaffee mag, für den stand natürlich auch Tee und heiße Schokolade bereit; begann die Tagung dann mit einem ersten Vortrag um 10:30 Uhr. Prof. Dr. Kurt Roessler, der Organisator der Tagung, begrüßte die Teilnehmer und berichtete über die Geschichte der Winterseminare, die im Physikzentrum bereits seit 1995 regelmäßig im Januar oder Februar stattfinden. Dabei erwähnte er auch Wissenschaftler, die über die vielen Jahre immer wieder an der Veranstaltung teilgenommen haben, so z.B. die Astrobiologin Dr. Gerda Horneck aus Köln oder den Physiker Professor Dr. Blome aus Aachen, die beide auch in diesem Jahr wieder einen Vortrag halten sollten. Was die Zuhörer angeht, so waren etwa 150 an Wissenschaft interessierte Personen quer durch alle Altersstufen anwesend, von Schülern bis hin zu Rentnern.

 

Um 11:00 Uhr ging es dann weiter mit einem einführenden Vortrag von dem Wissenschaftsjournalisten Rüdiger Vaas zum Thema: „Was ist Leben?“. Vaas machte dabei deutlich, dass gar nicht so klar ist, was genau unter Leben zu verstehen sein soll und worauf es erkenntnistheoretisch aufbaut. Insbesondere ist fraglich, ob die Eigenschaft, lebendig zu sein, rückführbar ist auf physikalische oder chemische Vorgänge, oder das lebendige ob das Lebendige als neue Eigenschaft in komplexen Systemen emergiert. Klar ist hingegen, dass lebende Systeme auf unserem Planeten in aller Regel zum größten Teil aus Kohlenstoff, Sauerstoff und Wasserstoff bestehen. Als ein gutes Beispiel für die typischen Eigenschaften von Leben soll sodann das Augentierchen Euglena dienen. Es zeigt typische Eigenschaften von Leben, da es einen strukturierten Aufbau hat und Stoffwechsel betreibt. Es verfügt über einen Regelkreis aus Reizbarkeit durch Licht und Bewegung. Soziale Interaktion erfolgt in Form von Verschmelzung mit anderen Augentierchen. Ein gutes Beispiel für die Anpassung von Leben an extreme Umgebungen, ist das Bärtierchen, das in Umgebungen leben kann, die für Menschen und viele andere Lebensformen tödlich sind.

 

Hieraus werden folgende typische Eigenschaften von Leben deutlich: Struktur (Zellen), Offenheit des Systems (Stoffwechsel mit der Umgebung), Entwicklung (verschiedene Stadien werden von der Entstehung bis zum Tod durchlaufen), Vererbung, Fähigkeit zur Neubildung von Formen sowie Bewusstsein. Diese genannten Eigenschaften sind natürlich nicht alle Voraussetzungen für jedwede Lebensform, denn natürlich verfügt nicht jedes Leben über Bewusstsein. Eine Definition zu finden, die klar Leben von lebloser Materie abgrenzt, ist nicht einfach. Versucht wurde Leben über Metabolismus (Stoffwechsel), Selbstreproduktivität (Fähigkeit zur Vermehrung) und Mutabilität (Fähigkeit zur Veränderung) zu definieren. Allerdings genügt das nicht, weil Kristalle etwa kein Leben sind, diese Eigenschaften aber in gewisser Weise auch auf sie zutreffen. Eine anerkannte scharfe Definition gibt es daher nicht. Ein weiterer Grenzbereich des Lebens sind z.B. Viren. Sie brauchen andere Organismen um sich zu vermehren und gelten mangels Fähigkeit zur Selbstreproduktion daher nicht als Leben.

Einfachste Lebensformen auf Erde sind Prokaryoten (Lebewesen mit Zellen ohne Zellkern) wie Bakterien. Eukaryoten haben komplexere Struktur, etwa einen Zellkern, der die DNA enthält. Zellstruktur ist jedenfalls ein typisches Merkmal des Lebens, da hierdurch Abgrenzung nach außen erfolgt und selektiv Stoffwechsel möglich ist. Entstanden sind die ersten Eukaryoten (bestehend aus Zellen mit Zellkern) vermutlich durch Symbiose (Verbindung) einfacherer Lebensformen. Hieraus entwickelten sich dann Vielzeller. Auffällig ist dabei der lange Zeitraum der Differenzierung zu unterschiedlichen komplexeren Lebensformen, der einer ähnlichen Entwicklung anderswo im Weltraum womöglich entgegenstehen kann.

 

Bedeutende chemische Grundlage des Lebens, wie wir es kennen, sind Aminosäuren. 20 Aminosäuren sind für den genetischen quer durch alle Altersstufen Code notwendig und sie codieren Proteine. Viele Aminosäuren haben eine chemische Struktur, die dazu führt, dass trotz gleicher Struktur zwei verschiedene Varianten der Aminosäuren möglich sind, die sich wie Bild und Spiegelbild verhalten. Die eine Variante nennt man dann linksdrehend, die andere rechtsdrehend. Bemerkenswerterweise ist fast nur die linksdrehende Variante für unser Leben relevant. Auch die Ursache für diesen Symmetriebruch ist noch ungeklärt. Es kann sich um Zufall handeln oder gar Ursachen in den Grundlagen der Kernphysik haben.

Bemerkenswert ist auch, wie stark Lebewesen durch die Fotosynthese als Vorgang des Stoffwechsels die Atmosphäre verändert haben und damit zur Evolution des Lebens auf der Erde wesentlich beigetragen haben. Durch die Fotosynthese, also die Umwandlung von Kohlenstoffdioxid und Wasser in Glucose als nutzbare Energieform und Sauerstoff als weiteres Produkt des Stoffwechsels, das nach außen abgegeben wird, haben die ersten Lebewesen Sauerstoff in der Luft angereichert und damit erst die Grundlage für die Entwicklung komplexerer Lebensformen wie des Menschen geschaffen.

 

Während mit der Evolutionstheorie die Ausdifferenzierung in viele verschiedene Lebensformen gut erklärt werden kann, bleibt die Frage des Ursprungs des Lebens vor etwa 3,5 Milliarden Jahren unklar; nicht auszuschließen ist Panspermie aus dem Weltall, also das Gelangen Einzellern auf die Erde durch Meteoriten aus dem Weltall. Letztlich kann aber auch die Hypothese der Panspermie nicht klären, wie Lebensformen überhaupt erstmals entstanden sind. Offen bleibt die Lösung des Problems, dass die Erbsubstanz (DNA) Proteine erzeugt und umgekehrt. Es ist hier unklar, ob hier der Anfang war. Möglicherweise waren zunächst anorganisch Lipidkompartimente (durch Fettsäuren umhüllte abgegrenzte Bereiche) entstanden, die die Grundlage für die Entwicklung von lebenden Zellen gewesen sein können. Es kann eventuell unabhängige anorganische Zyklen der Proteinsynthese und Nucleotidsynthese (= Synthese der Einzelbausteine der DNA) gegeben haben, die zueinander gefunden haben und dadurch dann Selbstreproduktion ermöglichten.

 

Im Anschluss folgte dann ein Vortrag von Prof. Dr. Dieter Braun aus München zum Thema: „Zur Lebensentstehung in den Poren heißer Gesteine.“ Der sich mit einer sehr speziellen Materie befassende und daher ohne Vorkenntnisse schwer verständliche Vortrag versuchte eine mögliche Antwort auf die zuvor von Vaas offen gelassene Frage zu geben, wie Leben erstmals entstanden sein kann. Professor Braun betonte dabei, am Anfang seien Nichtgleichgewichtsbedingungen von großer Bedeutung gewesen, die die Möglichkeit bieten, dass es durch den Ausgleich von Unterschieden in z.B Konzentration bestimmter Stoffe oder Temperatur zu einer Art von Stoffwechsel kommt. Ein interessanter Ort für die mögliche erste Entstehung von Leben können dabei Poren in Gesteinen sein, die eine gewisse Abgrenzung nach außen bieten und insoweit Ähnlichkeiten mit Zellen haben. Moleküle sind dort akkumuliert (gesammelt), aber nicht nur auf der Oberfläche, sondern auch im Inneren. Zudem gibt es Unterschiede in Temperatur, Konzentration und pH-Wert (Maß für die Stärke einer Säure oder Lauge) zwischen innen und außen. Zunächst braucht es einen Mechanismus der Akkumulation der Moleküle in den Poren, wodurch dort die Entropie (Grad der Unordnung) sinkt. Dies kann sich aus Konvektion durch einen Temperaturunterschied ergeben, siehe Foto. Kommt es dazu, dass sich in den Poren nur größere Moleküle ansammeln, weil kleinere wieder leichter nach oben getragen werden, erscheint es möglich, dass sich in den Poren sogar längere Abschnitte von DNA bilden. Zudem ist durch das Abtrennen von Teilen größere Moleküle und das erneute Verbinden bei Unterschieden der Temperatur eine erste Selbstreproduktion möglich.

 

Im Anschluss an diese Überlegungen zur Möglichkeit der Entstehung ersten Lebens folgte dann die Mittagspause. Dabei ist besonders hervorzuheben, dass – anders als bei vielen anderen Tagungen – es hier auch beim Mittagessen keinerlei Hierarchie gibt. Sobald die Dozenten ihre Vorträge beendet haben, setzen sich diese ganz normal ins Publikum und nehmen keine Sonderrolle ein. Auch die Namensschilder bestehen nur aus Vorname und Nachname, auf akademische Titel wird verzichtet. Ebenso wenig gibt es beim Mittagessen einen gesonderten Dozententisch. Dies ermöglicht es jedem, egal welchen Bildungsstandes und welchen Alters, sich zu ihn interessierenden Personen dazu zusetzen und noch die eine oder andere Frage zu stellen. Dies ist zwar auch direkt nach den Vorträgen möglich, aber aus Zeitgründen kann hier nicht immer auf diese Frage eingegangen werden. Hier bietet die Mittagspause eine gute Gelegenheit noch offen gebliebene Fragen zu stellen.

 

Nach der Mittagspause wechselte der Schwerpunkt dann erstmal von der Biologie in die Physik. Prof. Hans-Joachim Blome aus Aachen referierte zum Thema „Astrophysikalische und kosmologische Randbedingungen für eine lebensfreundliche Epoche im Universum“ und befasste sich dabei mit den Grundlagen der Physik, die erst die Entstehung von Atomen, ohne die es auch kein Leben geben könnte, ermöglichten. Einleitend erläuterte Professor Blome, dass Leben ein dynamischer (= sich verändernder) Ordnungszustand der Materie und ein informationsverarbeitendes System darstellt. Um überhaupt Leben auf einem Planeten zu ermöglichen, müssen vier Bedingungen an den Standort erfüllt sein:

Zunächst muss der Stern in der habitablen Zone einer Galaxie liegen (so ist z.B. in der Nähe des zentralen Schwarzen Loches unserer Milchstraße die Strahlung zu hoch), der Planet in der habitablen Zone um den Stern liegen (es darf nicht zu heiß und nicht zu kalt sein), die Rotationsachse muss stabil sein (dies sichert bei der Erde z.B. die Wechselwirkung mit ihren Mond) und zuletzt muss ein Magnetfeld vor kosmischer Strahlung abschirmen. Letzteres kann gegen Leben auf dem Mars sprechen, denn ein Magnetfeld hat dieser Planet nicht. Leben wird oft allein auf die Elemente C H O und N (Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff) gestützt. Andere Konzepte gibt es, etwa auf Basis von Silicium statt Kohlenstoff.

Naturgeschehen folgt dabei den Naturgesetzen, wobei die Entstehung des Universums ein - zumindest für unser Universum – einmaliger Vorgang ist. Durch die Wirkung der dunklen Energie nimmt die Expansion des Weltalls weiter zu, da es sich hierbei um eine Eigenschaft des sich ausdehnenden Raumes ist, die noch nicht näher erklärt werden kann. Bemerkenswert ist die Feinabstimmung der physikalischen Konstanten dahingehend, dass die Bildung von Atomen möglich ist. So gibt es etwa eine minimale Differenz zwischen der Masse von Neutronen und Protonen, die hier die Stabilität sichert. Minimale Veränderungen sowohl in diesem Massenverhältnis als auch bei der Stärke der elektromagnetischen Wechselwirkung, bewirken, dass Protonen und Elektronen sich nicht zu Atomen vereinigen, was dazu führt, dass mangels Bildung von Sternen oder auch nur Atomen die Entstehung von Leben gänzlich ausscheidet. Zu Beginn der Entstehung des Universums war zunächst nur Strahlung und keine Materie. Es kam zu einer Inflation, also einer sehr schnellen Ausweitung des Raums. Im Anschluss verlieren dann erste Teilchen aus. Die gesamte kosmische Entwicklung hin zum Zustand des heutigen Weltraums lässt sich mit Ausnahme des ersten Bruchteils einer Sekunde gut beschreiben. Allerdings genügt die vorhandene normale Materie nicht, um die Bewegungen von Galaxien erklären zu können. Hierfür ist die Annahme dunkler Materie erforderlich, die nicht der elektromagnetischen Wechselwirkung unterliegt, also kein Licht abstrahlt, sondern sich nur über ihre Schwerkraft bemerkbar macht. Der Weltraum ist dabei durch Netzwerke dunkler Materie vorstrukturiert, in ihren Knoten entstehen Galaxien. Eine mögliche Alternative zur Annahme dunkler Materie ist die Veränderung der Newtonschen Gravitationsgesetze auf weiten Entfernungen.

Die uns aus dem Alltag bekannte normale Materie bis Eisen entsteht im Rahmen der Kernfusion der Sterne, schwerere Elemente (also solche die im Periodensystem hinter Eisen stehen), entstehen in komplexen Prozessen in Supernovae, also Explosionen massereicher Sterne am Ende ihrer Existenz. Sterne und Systeme von Planeten selbst entstehen durch Kollaps von dichten Staubwolken, die ihrerseits oft aus Supernovae resultieren, wobei die Teilchen der Wolke einen Drehimpuls haben. Aus solch einer Wolke bildet sich im Laufe der Zeit dann wieder etwas wie unser Planetensystem oder etwa ein ganzer Sternhaufen.

 

Nach dem physikalisch geprägten Vortrag von Professor Blome sollte es dann wieder biologischer weitergehen. Dr. Gerda Horneck aus Köln referierte sodann zum Thema „Der Weltraum, ein Testlabor für die Astrobiologie.“ Bei Frau Dr. Horneck handelt es sich um eine der Gründungsfiguren der Astrobiologie in Deutschland.

Festzuhalten ist dabei zunächst, dass im hohen Vakuum erdnah kein Leben im Weltraum existiert. Auf Apollo 16 (Mondmission) wurde bei einem erstem Versuch festgestellt, dass Bakterien dort jedoch überleben können. Nachfolgend wurden mehrere Experimente durchgeführt. Herausgefunden wurde, dass geschlossene Strukturen aus polyzyklischen Kohlenwasserstoffen resistenter gegen Strahlung und UV-Licht sind und sich im Weltraum weniger verändern als offene Strukturen. Der Schutz vor der UV-Strahlung ist für die Entwicklung unseres Lebens auf der Erde daher von besonderer Bedeutung. Leben auf dem Land der Erde wurde deutlich gefördert durch die Bildung der Ozonschicht durch fotosynthetische Wasserorganismen, da es sich beim Sauerstoff um ein Abfallprodukt der von ihnen betriebenen Fotosynthese handelt. Vor Entstehung der Ozonschicht durch biologische Prozesse traf wesentlich mehr harte UV-Strahlung auf, außerhalb der Ozonschicht ist UV-Strahlung 1000x biologisch schädlicher als innerhalb. Untersuchungen ergaben, dass 10 Sekunden der Exposition mit UV-Strahlung 99% der Sporen inaktivierte, einzelne Organismen haben daher wenig Chancen im Weltraum zu überleben

 

Untersucht wurden weiter Flechten (eine Lebensgemeinschaft aus Pilzen und Algen) und Pilze aus der Antarktis, die in einem Labor unter Bedingungen des Mars getestet wurden. 65℅ zeigten dabei noch eine intakte Hülle, was zur Vorsicht mahnt und deutlich macht, wie wichtig die Sterilität von Marssonden ist, um nicht etwa Leben von der Erde dort einzuschleppen. Auch bei Exposition von solarer UV-Strahlung ergaben sich unter Bedingungen des Mars immerhin 5% überlebende Organismen. Dies führt dann auch zur Frage, ob Lebewesen durch Meteoriten auf die Erde gebracht worden sein können. Dies ginge jedenfalls nur bei größeren Kolonien, nicht bei einzelnen Sporen, weil für letztere die Überlebenswahrscheinlichkeit zu gering ist. Zu denken ist hier insbesondere an den inneren Bereich von Meteoriten, der der UV-Strahlung der Sonne weniger ausgesetzt ist. Auch hier zeigen Experimente die Möglichkeit des Überlebens, insbesondere schwarzer Farbstoff kann hier eine Rolle bei der Abschirmung der UV-Strahlung spielen. Es erscheint also biologisch nicht unmöglich, dass Organismen über das All sich auf die Erde ausgebreitet haben.

 

An den Vortrag von Frau Dr. Horneck schloss sich nach einer kurzen Pause dann ein Vortrag von Dr. Petra Rettberg aus Köln zum Thema „Leben auf dem Mars“ sowie „Planetenschutz“ an. Zunächst erläuterte sie, dass primäre Energiequelle für das meiste Leben auf der Erde die Sonne ist. Es kann aber auch chemische Energie aus anorganischen Verbindungen gewonnen werden. Typisch für lebende Strukturen ist, dass sie aus Kohlenstoffketten bestehen und spiegelsymmetrische Moleküle in aller Regel in der linksdrehenden Form vorkommen. Wasser ist dabei ein sehr gut geeignetes selektives Lösungsmittel polarer Substanzen, also solcher Substanzen, bei denen die negative Ladung der Elektronen über das Molekül ungleich verteilt ist, und stellt daher eine gute Grundlage für die Existenz von Leben dar. Auch an extremen Umgebungen auf der Erde wurden Lebewesen gefunden, so in Schloten am Meeresgrund, in Wüsten und in Bereichen von Permafrost. Allein das Vorkommen von Methan auf dem Mars ist aber noch kein Zeichen für Leben, da auch anorganische Entstehung von Methan möglich. Habitabel, also für Lebensformen geeignet,  sind auf den Mars heute nur noch kleine Bereiche. Denkbar erscheinen dort insbesondere Eisenschwefelbakterien. Der Organismus verwendet als Energiequelle Reduktion von Fe3+-Ionen zu Fe2+-Ionen, Modell auf der Erde ist acidothiobacillus ferrooxidans. (Unser eigener Stoffwechsel basiert nicht auf der Reduktion von Eisen, sondern von Sauerstoff. Molekularer Sauerstoff wird eingeatmet, CO2 wird ausgeatmet, die Oxidationszahl des Sauerstoffs ändert sich dabei von 0 zu -2.) Allerdings ist dieser Organismus sehr kritisch gegen Austrocknung. Da also auf dem heutigen Mars bakterielles Leben nicht unmöglich erscheint, ist der Planetenschutz ganz besonders wichtig. Damit ist gemeint, dass sichergestellt werden muss, dass Marssonden von der Erde keine Bakterien dort einschleppen. Für die anstehende Mission „Mars sample return“ ist vorgeschlagen worden, dass die Wahrscheinlichkeit der Kontaminierung mit Lebensformen im Bereich der Größe eines Mikrometers weniger als 1:1 Mio betragen soll.

 

Mit dem Vortrag von Frau Dr. Rettberg war damit der erste Tag des Winterseminars beendet. Es stand nur noch das Abendessen an, wer Lust hatte, konnte dann noch an einem Besuch auf einem Weingut teilnehmen oder aber auch den Abend im Physikzentrum verbringen. Auch dort ergaben sich viele interessante Gesprächsmöglichkeiten.

 

Nach einem gemeinsamen Frühstück ging das Winterseminar am folgenden Freitag dann mit einem Vortrag von Prof. Dr. Dirk Wagner aus Potsdam zum Thema „Mikrobielles Leben in Permafrosthabitaten“ weiter. Mikroorganismen, so Professor Wagner, machen mehr als die Hälfte der Biomasse auf der Erde aus. Sie leben in vielfältigen Umgebungen und machen etwa 2% der Masse des Menschen aus. Archaeen (neben den Bakterien eine weitere Domäne von Lebensformen ohne Zellkern) eignen sich dabei wegen der Toleranz hoher Temperaturen besonders für Entstehung von Leben in Schwarzen Rauchern (Heißwasserquellen am Meeresgrund).

In Böden von Permafrost herrschen große Reserven an Kohlenstoff, insbesondere von Methan durch die Zersetzung von Mikroorganismen und aus geologischen Prozessen. Neben extremen Temperaturen gibt es in diesem Habitat weder Sauerstoff noch Sonnenlicht. Von Sterilität kann dort dennoch keine Rede sein, es gibt eine Vielzahl von Mikroorganismen. An ihrem chemischen Aufbau fällt auf, dass je kälter es wird, desto verzweigter die Fettsäuren der Bakterien sind, weil der Schmelzpunkt hier niedriger ist als bei der unverzweigten Variante. Dadurch ist gesichert, dass die Fettsäuren auch bei tiefen Temperaturen flüssig bleiben. Im Gegensatz zu anderen Stämmen können solche Permafroststämme von Bakterien auch unter simulierten Marsbedingungen überleben. Mithin deutet auch der Inhalt dieses Vortrages darauf hin, dass mikrobielles Leben auf dem Mars biologisch möglich erscheint.

 

Im Anschluss folgte dann ein sehr interessanter und lebendiger Vortrag von Prof Dr. Dr. h.c. Jan Lelley aus Krefeld zum Thema „Pilze in extremer Umgebung“. Professor Lelley befasste sich bei seinem Vortrag allerdings nicht mit der Möglichkeit der Existenz von Pilzen unter Weltraumbedingungen, sondern mit Habitaten im Boden, insbesondere der Möglichkeit, Pilzkulturen für die Rettung kranker Bäume einzusetzen. Zu Beginn räumte Professor Lelley mit dem verbreiteten Irrtum auf, dass Pilze Pflanzen seien. Dies ist nicht der Fall, vielmehr bilden sie eine eigene Gruppe. Erwartet werden auf der Erde etwa 1,5 Mio. Arten, nur etwa 10% sind Großpilze. Das was man zum Essen kaufen kann, ist nicht der Pilze selbst, sondern es sind Fruchtkörper eines Pilzes. (Genau genommen müsste also die Obst-und Gemüseabteilung in einem Supermarkt Obst-, Gemüse- und Pilzfruchtkörperabteilung heißen). Das Myzel (Gesamtheit der fadenförmigen Zellen des eigentlichen Pilzes im Boden) kann bei manchen Pilzen ein riesiges unterirdisches Geflecht darstellen. Dabei sind manche Pilzarten durchaus in der Lage, in extremen Umgebungen zu gedeihen, so etwa im Toten Meer, das einen Salzgehalt von 33% hat. Auch in Utah in den USA hat ein See einen ähnlich hohen Salzgehalt. Hier zeigen sich halophile (= Salz liebende) Pilze, es wird hier Wasser im Medium der Zellen durch Glycerin ersetzt. Auch auf der ISS findet sich Pilzbefall in Feuchträumen, ebenso im zerstörten Reaktor des Kernkraftwerks Tschernobyl, radioaktive Strahlung kann gar das Wachstum mancher Pilzarten beschleunigen. Hier scheint Melanin eine Rolle zu spielen bei der Umwandlung der Strahlung in für den Pilz nutzbarer Energie. Auch durch Asphalt und Beton können Pilze durchbrechen. Auch gibt es Stämme, die in stark sauren und schwermetallhaltigen Umgebungen überleben. Weiter gibt es Pilze, die auf die Lebensgemeinschaft mit bestimmten Pflanzen spezialisiert sind. Diese Lebensgemeinschaft nennt man Ektomykorrhiza. Die Spitzen der Wurzeln werden dabei von Myzel (Geflecht aus Pilzzellen) umgeben. Hierdurch steigt die Oberfläche, wovon auch der Baum profitiert, weil er so besser Nährstoffe aus dem Boden aufnehmen kann. Diese Eigenschaft kann man nutzen, um beschädigte Bäume zu sanieren, gelungen ist dies bei der Bäreneiche im Sauerland, die 690 Jahre alt ist. Die Eiche erlitt einen Schaden durch Blitzschlag. Die Sanierung sollte mit Pilzen betrieben werden. Es wurden zunächst Depotpflanzen (also solche Pflanzen, deren Wurzeln bereits mit dem Pilz befallen waren) um die Eiche herum angesetzt, das Myzel sollte sich auf die Bäreneiche ausweiten, was letztlich auch gelang. Hierdurch wuchs die Wunde an der Rinde, die durch den Blitzschlag entstanden war, wieder zu. Auch die Belaubung stieg wieder an. Entnommen wurden dann Erdproben, um den Grad der Mykorrhizierung festzustellen. Festzustellen war zuletzt ein Grad von mehr als 50% der Fläche der Wurzel, auf der sich Myzel ausgebreitet hatte.

 

Nach diesem Vortrag bestand dann die Möglichkeit, beim Mittagessen selbst Pilzfruchtkörper zu sich zu nehmen. Es folgten im Anschluss an das Mittagessen zwei sehr spezielle biologische Vorträge von Prof. Dr. Hartmut Arndt aus Köln zum Thema „Leben in der Tiefsee“ und von Prof. Dr. Reinhard Wirth aus Regensburg zum Thema „Archaeen – (nicht nur) extremophile Lebensformen“.

Im Anschluss an eine kleine Pause sollte dann wieder ein sehr interessant gestalteter Vortrag zu einem Raumfahrtthema folgen, es referierte hier Prof. Dr. Volker Damann zu medizinischen Themen der Raumfahrt unter dem Titel „Doc – wir haben ein Problem – Leben, arbeiten und forschen im Weltraum.“

Zunächst hob er hervor, dass die Medizin in der Raumfahrt für Gesundheit und Wohlbefinden der Astronauten verantwortlich ist. Dabei betreibt der Referent selbst aktuell keine Forschung, da er in der medizinischen Betreuung tätig ist und es diesen Medizinern allein um das Wohl des einzelnen Astronauten geht, dies steht etwa wegen der sich hieraus ergebenden Schweigepflicht in einem Konflikt zur Tätigkeit als Forscher. Auch die medizinische Abteilung der ESA besteht nicht nur aus Ärzten. Vielmehr sind wegen der Techniknähe auch dort mehrheitlich Ingenieure und IT-Experten tätig. Für medizinische Tätigkeiten gilt, dass im Weltraum eine völlig andere Logistik zu beachten ist, da Schwerkraft fehlt. Ohne Beachtung der sich hieraus ergebenden Besonderheiten würde eine Herzdruckmassage dazu führen, dass Patient und Retter beim ersten Druck sich voneinander weg bewegen würden! Weiter werden in der Schwerelosigkeit nicht benötigte Muskulatur wie die Rückenmuskulatur zur Ermöglichung des aufrechten Ganges schnell abgebaut. Daher muss 2 Stunden täglich trainiert werden! Weiter ergeben sich Risiken aus der im Vergleich zur Erde anderen Umgebung wie Dämpfe von Kühlmitteln, Mikrobiologie und Belastung mit Strahlen. Unter Anwendung irdischer regeln zum Strahlenschutz könnte Raumfahrt gar nicht betrieben werden. Auch aus der Enge und dem dauerhaften Zusammenleben in der Gruppe können sich psychische Probleme ergeben. Weitere medizinische Probleme sind Pilzinfektionen der Haut, da es an Konvektion fehlt, die Haut dadurch feuchter ist und guten Nährboden für Pilze bildet.

Zurückhaltung ist auch geboten bei der medizinischen Ausstattung einer Raumstation wie der ISS. 1 kg Transport kostet etwa 70‘000 Euro, was einer umfassenden medizinischen Ausrüstung entgegensteht. Daher sind zum Beispiel auch nur 3l Infusionslösung vorhanden. Statistisch ist alle etwa 5,5 Jahre eine medizinische Evakuierung zu erwarten wegen gesundheitlicher Probleme der Astronauten. Diese Ursache ist weit wahrscheinlicher für Notfälle als technische Probleme. Tatsächlich vorgekommen ist eine Evakuierung aus medizinischen Gründen im Bereich der europäischen Raumfahrt aber noch nie. In der russischen Raumfahrt sieht dies anders aus, weil von dort bereits viel mehr Menschen in den Weltraum befördert worden sind. Die unterhalb der Statistik liegende Rate von medizinischen Evakuierung ergibt sich aus der vorgenommenen Auswahl der Astronauten, der eingeschränkten Telemedizin, die dazu führt, dass nicht jede Störung sofort festgestellt werden kann, und der jährlichen Überprüfung der Gesundheit der Astronauten. Bereits um zur Erstauswahl zugelassen zu werden, muss ein medizinisches Privatpilotenzeugnis vorliegen. Die weitere Vorauswahl mit Online-Verfahren und psychologischen Tests führt von fast 10‘000 Bewerbern zu etwa 45. Erst dann kommt es zu umfassenden, auch invasiven, medizinischen Untersuchungen, hierbei ergibt sich eine weitere Reduktion auf etwa die Hälfte.

Was die die Möglichkeit zur Selbsthilfe angeht, so erhalten Astronauten generell eine Ausbildung ähnlich eines Rettungssanitäters. Es ist auch vor Ort auch nur eine ähnliche medizinische Ausstattung wie auf einem einfachen Krankentransportwagen vorhanden, auch ein AED (automatisierter externer Defibrillator zur Behebung schwerer Herzrhythmusstörungen wie Kammerflimmern). Problem ist die die geringe Menge an vorhandenen Medikamenten, es muss in medizinischen Notfall daher zügig evakuiert werden, wobei bei ungeplanten Evakuierung es stets zu dem Problem kommen kann, dass der sich gerade ergebende Landeort zur schnellen medizinischen Weiterversorgung nicht immer ideal ist.

Im erdnahen Orbit wird auch von der Telemedizin Gebrauch gemacht, d.h., dass Ärzte auf der Erde die medizinischen Daten der Astronauten auslesen und Behandlungsvorschläge machen können. Dies lässt sich bei eine diese r Mission zum Mars hingegen nicht so einfach realisieren, weil die Übertragungszeiten der Daten, die auch auf die Lichtgeschwindigkeit begrenzt sind, hierfür zu lang sind. Anders als in Science-Ficiton-Filmen gehörte in der Praxis der Raumfahrt auch noch nie ein Schiffsarzt zur Crew. Für einen sinnvollen Einsatz fehlt hier schon die medizinische Ausstattung. Ein weiteres Problem in diesem Zusammenhang ist, dass ein einzelner Arzt nicht genügend Erfahrung bei der Behandlung aller in Frage kommenden möglichen Erkrankungen von Astronauten haben kann.

 

Nach diesem medizinisch geprägten Vortrag sollte es dann wieder ins Technische wechseln. Prof. Dr. Gerhard Schwehm aus Nordwijk referierte zum Thema „Suche nach Leben in Ozeanen des Sonnensystems“. Hierbei ging er zunächst auf die Mission JUICE der ESA ein. Es handelt sich hierbei um die geplante europäische Mission in die Umgebung des Jupiters, insbesondere seine drei großen Eismonde Europa, Callisto und Ganymed. Bei dem vierten großen Mond, den bereits Galilei mit seinen einfachen Teleskopen sehen konnte, handelt es sich um Io, der allerdings kein Eismond ist. Für sämtliche großen Monde gilt, dass die Umlaufbahn elliptisch verläuft, wodurch es durch die Gezeitenkräfte mit dem sehr massereichen Jupiter zu einer starken inneren Erwärmung der Monde kommt. Vereinfacht kann man sich das so vorstellen, dass durch die elliptische Umlaufbahn der Mond sich zeitweise von Jupiter entfernt und der Mond dabei gegen die Anziehung von Jupiter Arbeit verrichten muss, wodurch er sich im Inneren aufheizt Für das Innere des Mondes Europa gibt es zwei Modelle, eines davon beinhaltet einen flüssigen Ozean. Auch im Inneren von Ganymed wird ein Salzozean erwartet. Problem der anstehenden Mission ist die sehr hohe Strahlenlast in der Nähe des Jupiter durch sein starkes Magnetfeld, das Partikel der kosmischen Strahlung sammelt.

Lange bevor JUICE trifft die NASA in 2016 mit der Sonde JUNO auf einer polaren Bahn um den Jupiter ein. Bei dieser Mission geht es aber nicht um die Untersuchung der Eismonde. Die Mission JUICE der ESA beinhaltet hinsichtlich Europa auch, Landemöglichkeiten für eine zukünftige Mission zu untersuchen. Besonders wichtig ist auch die Untersuchung des inneren Aufbaus, insbesondere der Dicke eines Ozeans, durch gravitative Verfahren (Untersuchungen geringer Unterschiede der Schwerkraft des Mondes je nach genauem Aufenthalt der Sonde). Allerdings wird JUICE erst voraussichtlich 2022 starten und nach 2030 eintreffen.

Von besonderem Interesse hinsichtlich der der Entwicklung von Leben kann auch der Saturnmond Enceladus sein. Er hat eine recht glatte Oberfläche mit wenig Kratern, was für geologische Aktivität spricht (ohne geologische Aktivität und würden Krater, die sich einmal durch einen Einschlag gebildet haben, für immer erhalten bleiben, deswegen hat auch der Erdmond so viele Krater). Der Mond Enceladus erscheint sehr hell durch seine Eisschicht. Am Südpol konnten auch Plumes festgestellt werden, gemeint sind damit Fontänen aus Partikeln von Wassereis, die durch kryovulkanische Aktivität, also Kältevulkanismus, entstehen. Mit Massenspektroskopie konnte man Methan, aber auch komplexe organische Verbindungen, darin feststellen. Auch Natrium- und Kaliumionen konnten festgestellt werden, die auf einen flüssigen Ozean unter der Eisschicht hin deuten. Als Wärmequellen wird auch hier die Kraft der Gezeiten aus der elliptischen Umlaufbahn um Saturn sowie radioaktiver Zerfall angenommen. Enceladus mag daher der beste Platz zur Suche nach Leben in unserem Sonnensystem sein. Die praktische Umsetzung gestaltet sich durch die weite Entfernung zur Erde allerdings noch schwieriger als bei den Monden des Jupiter. Gleiches gilt für den Saturnmond Titan, der über Seen aus flüssigem Methan verfügt, in dem ebenfalls exotische Lebensformen möglich sein könnten

 

Mit diesem sehr interessanten Vortrag über die Monde des Jupitersystems endete dann der zweite Tag des Winterseminars. Nach einem Abendessen folgte um 20:15 Uhr noch eine gut besuchte kulturelle Veranstaltung im Vortragsraum. Der Veranstalter, Prof. Dr. Roessler, führte diese Veranstaltung zusammen mit Prälat Josef Sauerborn des Domkapitels Köln durch, thematisch ging es um „Gerhard Richters Fenster im Hohen Dom zu Köln Lichtmetaphysik – Zufall und Notwendigkeit – Zeichen des Lebens“. Es handelt sich hierbei um ein im Jahr 2007 neu eingebautes Fenster des Kölner Doms, das von dem Künstler Gerhard Richter gestaltet worden ist. Dieses Fenster war beim Einbau sehr umstritten, weil es keine christlichen Glaubensmotive zeigt. Dargestellt wurde dieser Streit um den Einbau, aber auch zahlreiche Fotos des Fensters aus verschiedensten Perspektiven wurden gezeigt. Dabei kam auch die Physik nicht zu kurz, denn auf manchen Fotos konnte man sehen, wie das durch das Fenster einstrahlende Sonnenlicht zunächst in die Spektralfarben aufgespalten wird, um dann nachfolgend wieder einen weißen Lichtstrahl zu bilden. So bot diese Abendveranstaltung auch etwas zum Zusammenspiel zwischen Physik und Kunst.

 

Nach Ende dieser Abendveranstaltung begann dann der Weinabend bis tief in die Nacht hinein. Dieser findet in dem Vorraum vor dem Hörsaal statt. Professor Roessler verfügt über ein eigenes kleines Weingut und präsentierte seinen Tagungsteilnehmern kostenlos seine verschiedenen Weine. Um keinen falschen Eindruck entstehen zu lassen, es handelt sich hierbei keinesfalls um ein Besäufnis, selbstverständlich standen für solche Besucher, die keinen Wein trinken dürfen oder wollen auch Wasser, Cola und Limonade bereit, und alle Teilnehmer waren selbstverständlich bis zuletzt in der Lage, auf hohem Niveau zu kommunizieren. Dieser Weinabend bot dann auch eine hervorragende Gelegenheit, sich direkt zu den vortragenden Wissenschaftlern zu stellen und mit diesen über alle möglichen Themen ins Gespräch zu kommen. Gerade durch die Vielfältigkeit der Teilnehmer des Winterseminars ergab sich hier ein einmaliger Gesprächskreis, wie man ihn selten irgendwo erleben kann. Die Schüler des Astroclubs waren auch bei diesem Gesprächsabend weiter anwesend und erhielten so die einmalige Gelegenheit, unmittelbar mit Wissenschaftlern auf Augenhöhe sprechen zu können. Aber auch die älteren Teilnehmer profitierten von der vielfältigen Zusammensetzung des Gesprächskreises. So mancher, dessen eigene Kinder schon lange das Erwachsenenalter erreicht haben, zeigte sich an diesem Abend erfreut darüber, mal wieder unmittelbaren Kontakt zu einer wissenschaftlich interessierten Jugend haben zu können. Insgesamt ergab sich so eine ungeheure Vielfalt von Themen, vom Ablauf der heutigen Bachelorstudiengänge im Vergleich zum früheren Diplom, über den Wandel der Gesellschaft durch das Internet bis hin zu biologischen und philosophischen Fragen einer in Zukunft vielleicht denkbaren Verlängerung der Lebensspanne des Menschen. Gerade durch die Verschiedenheit der Teilnehmer nicht nur in fachlicher Hinsicht, sondern auch in Bezug auf das Lebensalter, ergab sich eine einmalige offene Diskussionsatmosphäre, von der letztlich alle profitierten und die sich als weit fruchtbarer und interessanter erwies als so manche Abendveranstaltung auf den vielen Seminaren, die auf eine homogene Teilnehmerschaft zugeschnitten sind, die nur allzu leicht dazu führt, dass man sich gegenseitig im Grunde nichts Neues mehr mitzuteilen hat und lähmend jedes Diskussionsthema aus derselben Perspektive betrachtet. Umso bedauerliches ist es, dass abgesehen von dem besagten Astroclub keine Einzelschüler an dem Winterseminar teilgenommen haben, obwohl eine Befreiung wegen der Nähe zum Ende des Halbjahres bei guten Leistungen eigentlich kein Ding der Unmöglichkeit sein sollte. Die Vielfalt an Akademieveranstaltungen speziell für begabte Schüler mag dazu geführt haben, dass bei diesen die Einstellung vorherrscht, dass Veranstaltungen, die nicht speziell auf Jugendliche zugeschnitten sind, ohnehin langweilig sind und man zudem auch keinen Anschluss an die anderen Tagungsteilnehmer finden wird. Davon konnte an diesem Abend aber ganz und gar nicht die Rede sein, im Gegenteil stellte so mancher Schüler nachher fest, dass er an diesen drei Tagen des Winterseminars mehr mitgenommen habe als bei so mancher reinen Schülerveranstaltung.

Als sich die Veranstaltung dann gegen 1:00 Uhr dem Ende zuneigte, ergab sich für Nachteulen dann noch die Gelegenheit, im Vortragssaal einen aktuellen Science-Fiction zu schauen – auch so etwas ist also auch außerhalb reiner Jugendveranstaltungen möglich. Die Letzten gingen dann erst gegen 4:30 Uhr schlafen, standen aber natürlich trotzdem in ihrer großen Mehrheit 5 Stunden später um 9:30 Uhr für die nächste Vortragsreihe am letzten Samstag des Winterseminars bereit.

 

Der Samstag begann dann um 09:30 Uhr wieder mit zwei sehr speziellen Vorträgen, zunächst referierte Prof. Dr. Wolfram Thiemann aus Bremen zum Thema „Molekulare Assymetrie von Aminosäuren in Meteoriten“ und anschließend Prof. Dr. Uwe J. Meierhenrich aus Nice / Frankreich zum Thema „Kometenmission Rosetta-Philae: Aldehyde und Aminosäure-Bausteine im Eis des Kometen 67P“. Der erste Vortrag beleuchtete dabei die Frage, die zuvor schon von verschiedenen Referenten aufgeworfen worden war, warum eigentlich in biologischen Organismen fast ausschließlich linksdrehende Aminosäuren vorhanden sind, die auch L-Enantiomere genannt werden. Offen ist insbesondere die Frage, ob die Bevorzugung linksdrehender Aminosäuren anorganische Ursachen, vielleicht physikalischer Art, hat oder ob aus Gründen biologischer Prozesse ein selektiver Einbau der L-Enantiomere erfolgt. Hierzu ist zu bemerken, dass auch in einigen Meteoriten ein Überschuss an linksdrehenden Aminosäuren entdeckt worden ist. Diese Beobachtung spricht für abiotische Prozesse der Bevorzugung, also solche Prozesse, die bereits zeitlich vor der Entstehung des Lebens gewirkt haben.

Der nachfolgende Vortrag speziell zu Aminosäuren und Aldehyden auf dem Kometen 67 P, der derzeit von der europäischen Mission Rosetta untersucht wird (genau diese Mission war Thema des Winterseminars im letzten Jahr), vertiefte dieses Thema. Professor Meierhenrich machte dabei deutlich, dass eine selektive Synthese der L-Enantiomere im Labor durch polarisiertes Licht möglich ist. Gesucht werden muss nach einer Wellenlänge des Lichtes, bei der bei allen Aminosäuren das L- Enantiomer überwiegt. Eine solche zu finden, ist Gegenstand aktueller Forschung.

 

Im Anschluss an diese beiden Vorträge folgte dann ein weiterer, allgemeiner gehaltener Beitrag zur Rosetta-Mission. Dr. Martin Hilchenbach aus Göttingen schilderte dabei unter dem Titel „Rosetta – Schnee von gestern?“ einige aktuelle Erkenntnisse aus der laufenden Mission zum Kometen 67 P. Dieser Vortrag war besonders interessant für die Teilnehmer des letzten Winterseminars, weil die Rosetta-Mission dort alleiniges Thema war und viele natürlich interessiert waren, was in der Zwischenzeit an neuen Erkenntnissen gewonnen werden konnte. Zum Zeitpunkt des letzten Winterseminars lagen noch gar nicht viele Erkenntnisse vor, weswegen die meisten Vorträge sich auf die Frage der wissenschaftlichen Notwendigkeit und der technischen Ausrüstung der Rosetta-Mission bezogen. Das wiederholte Umfliegen des Kometen ist dabei eine Besonderheit, die es bislang noch nicht gegeben hat, Überraschend war die Struktur des Kometen aus zwei Teilkörpern. Derzeit wird eher davon ausgegangen, dass es sich um zwei locker verbundene ehemals separate Körper handelt. Die größte Aktivität herrscht wegen der dort starken Temperaturunterschiede im Bereich zwischen den beiden Teilkörpern. Durch die verstaubte Oberfläche ist es schwierig festzustellen, ob die beiden Teile aus unterschiedlichen Materialien bestehen.

Das Verhältnis von Deuterium  zu normalem Wasserstoff ist auf 67P anders als auf der Erde, diese Erkenntnis spricht also nicht für eine Herkunft des Wassers auf der Erde von Kometen. Auch Stickstoff konnte festgestellt werden, dies deutet auf eine niedrige Temperatur bei der Entstehung des Kometen hin. Auch Sauerstoff ist entdeckt, dessen Herkunft ist noch unklar. Der ebenfalls festgestellte Schwefelwasserstoff dürfte dem Kometen einen unangenehmen Gestank bereiten, auch Ethanol (Trinkalkohol) ist gefunden worden. Darüber hinaus konnten auch weitere organische Moleküle festgestellt werden. Einen Mond hat der Komet nicht – von der Raumsonde „Rosetta“ als vorübergehenden künstlichen Satellit mal abgesehen. Wiederholt gehen Jets (Partikelstrahlen) vom Kometen ab, dies insbesondere an der Verbindung der beiden Teile. Eine noch offene Frage ist übrigens warum der Komet so tiefschwarz ist, also ob hierfür physikalische Gründe vorliegen (besonders stark Licht absorbierende Oberflächenstruktur) oder chemische Gründe die Ursache sind.

                                     

Nach einer Mittagspause schloss das Winterseminar dann mit einem wirklich hervorragenden und sehr lebendig gestalteten erneuten Vortrag des Wissenschaftsjournalisten Rüdiger Vaas zum Thema „Leben in ferner Zukunft“. Wer angesichts der kurzen Nacht davor selbst mittags noch nicht so richtig wach war, wurde es jedenfalls durch diesen mitreißenden Vortrag über die Möglichkeiten ferner Zukunft. Zu Beginn machte Vaas deutlich, dass die Struktur des Planeten Erde mehr und mehr geprägt wird durch die Veränderungen, die der Mensch dort vornimmt. Um diese besondere Rolle des Menschen deutlich zu machen, neigt man zunehmend dazu, dieses aktuelle Erdzeitalter als Anthropozän zu bezeichnen. Eines der Merkmale dieses Anthropozän ist die Anreicherung von CO2.  Vaas sieht in der weiteren Entwicklung der Menschheit die Gefahr eines sozioplanetarischen Flaschenhalses. Ein solcher kann notwendige Nebenbedingung der Entwicklung der Intelligenz sein und daher vielleicht Ursache dafür, dass im Weltraum eine Reihe intelligenter Lebensformen letztlich wieder untergegangen ist. Gemeint ist mit diesem Begriff die Gefahr der Ruinierung des eigenen Lebensraums auf dem Planeten, bevor die Technik geschaffen worden ist, ihn zu verlassen. Diese Ruinierung muss nicht auf menschlichem Verhalten beruhen, sondern kann auch die Folge der globalen Bedrohung durch Vulkanismus oder Einschlägen von Meteoriten sein. Zu denken ist hier aber auch an menschenbedingte Ursachen wie ein globaler Atomkrieg. Zumindest was den möglichen Tod aus dem All durch Meteoriten angeht, so besteht schon mit Technik der nahen Zukunft prinzipiell die Möglichkeit der Abwehr bei frühzeitiger Erfassung. So könnten gefährliche Meteoriten selektiv bestrahlt oder beschossen werden, um minimale Veränderungen der Bahn zu bewirken, um damit einen Einschlag zu verhindern. Denkbar sind an kosmischen Katastrophen auch große Eruptionen der Sonne oder auch der Strahlentod durch eine nahe Supernova oder massive kosmische Strahlung durch Verschmelzung von Neutronensternen in nahegelegenen Teilen unserer Milchstraße. Gefährlichste Quelle für Blitze von Gammastrahlen in unserem Umfeld in der Milchstraße ist 47 Tucanae, ein Kugelsternhaufen.

Selbst wenn es nicht bereits früher hierdurch zu einer komsischen Katastrophe auf der Erde kommt, stirbt langfristig das irdische Leben durch das Aufblähen der Sonne den Hitzetod. Gefahren hieraus ergeben sich ab etwa 500 Millionen Jahren von heute. Der Treibhauseffekt verstärkt sich dann durch vermehrten Wasserdampf in der Atmosphäre. Dabei werden einfachste Lebensformen, insbesondere Extremophile, am längsten überleben. Denkbar, wenn auch unwahrscheinlich, ist allerdings auch der Kältetod durch Einfang der Sonne durch ein Mehrfachsternsystem in der Nähe, die Erde würde dann mangels ausreichender Sonnenstrahlung auskühlen. Weiter ist zu hinsichtlich der Zukunft unserer Milchstraße zu bemerken, dass eine Kollision der Milchstraße mit der Nachbargalaxie Andromeda erfolgen wird. Damit ist ab etwa 2 Milliarden Jahren von heute zu rechnen. Wahrscheinlich ist, dass die Milchstraße dann an den Rand der neuen Galaxie gedrängt werden wird.

In etwa 7 Milliarden Jahren wird die Sonne ein Roter Riese sein. Möglich ist sowohl die Vernichtung der Erde durch Verschlingen durch die sich aufblähende Sonne, möglich ist aber auch ein Entkommen, aber natürlich dennoch ein Verbleiben in der lebensfeindlichen Gluthitze unserer Sonne. Besser sieht es für Leben dann in weiterer Entfernung aus: Der Saturnmond Titan dürfte dann der Urerde ähneln, sodass die Entstehung neuen Lebens dort denkbar erscheint. Auch dies wird aber vernichtet werden, wenn die Sonne aufhört zu glühen und als erkaltender weißer Zwerg endet. Eine Explosion in Form einer Supernova oder gar der Übergang in ein Schwarzes Loch wird hingegen nicht erfolgen, weil die Sonne dafür nicht massereich genug ist.

Den Planeten Erde retten bzw. seinen Untergang verzögern könnte man letztlich nur durch Veränderung seiner Umlaufbahn. Eine Veränderung der Erdbahn über Fusion würde die Menge des Wasserstoffs erfordern, aus dem der Gasplanet Jupiter besteht! Als Alternative wäre denkbar durch Teilchenbeschleuniger Teilchen aus der Sonne heraus zu schießen und sie dadurch langlebiger zu machen. Naheliegender erscheint aber, dass die Menschheit – sollte sie in dieser fernen Zukunft noch existieren - das Sonnensystem verlässt. Denkbar wären hier drehbare Raumschiffe oder Asteroidenarchen als Generationenschiffe, die schwierig zu erreichende und wegen der relativistischen Effekte (u.a. Veränderung des Ablaufs der Zeit) problematische Nähe zur Lichtgeschwindigkeit ist dann nicht erforderlich.

 

Eine andere interessante Frage ist auch diejenige nach Leben anderswo im Weltraum. Planeten sind stark verbreitet, dasselbe ist von Monden anzunehmen. Ungünstig für Leben erscheint die Nähe zum Zentrum des Universums wegen der starken Strahlung um das dort vorhandene zentrale galaktische Schwarze Loch. Durch die Kolonisierung des Weltalls könnte es eine Spezies aber schaffen sich von lokalen planetaren oder kosmischen Katastrophen unabhängig zu machen. Erinnert sei bei der Diskussion von Leben zuletzt an „Schattenleben“, also eine Art von Leben aus anderen als den auf der Erde üblichen und daher erwarteten Strukturen.

Noch weitergehend in die Zukunft muss man sich die Frage stellen, ob die Zeitrichtung für immer erhalten bleibt. Denkbar ist dass die Zeitrichtung in die Zukunft durch die Expansion des Weltalls vorgegeben ist. Denkbar ist aber auch ein Zusammensturz des Weltraums in der Zukunft oder aber auch eine ewige Expansion in den Kältetod. Geometrische gehen Messdaten von einem nahezu flachen Universum aus. Entscheidend für seine Zukunft ist die Natur der Dunklen Energie, die die Expansion voran treibt. Hiervon hängt das endgültige Schicksal des Universums ab. Bei zunehmender Expansion werden letztlich alle Sterne erlöschen, denkbar ist letztlich auch, dass das Proton (positiver Bestandteil des Atomkerns) doch nicht bis in alle Ewigkeit stabil ist, sondern in sehr großen Zeiträumen zerfallen wird. Dies wäre auch das Ende von transformiertem Leben wie es denkbar erscheint bei Abspeichern der eigenen Identität in einem Großcomputer, denn ein Zerfall des Protons würde den Zerfall jeglicher Materie wirken! Denkbar kann letztlich aber auch sein, dass Quantenfluktuationen immer wieder neue Universen schaffen, hier können dann unendliche Wiederholungen der Abläufe möglich werden – vielleicht sogar sich immer wieder wiederholende Winterseminare wie dieses. J

 

Mit diesem hochinteressanten Blick in die ferne Zukunft endete dann das diesjährige, oder, wie es in Österreich heißt, heurige Winterseminar. Wir alle waren uns jedenfalls einig, dass wir viel Neues dabei mitgenommen haben und das Seminar eine sehr interessante Erfahrung war. Wir alle hoffen, dass trotz des großen Organisationsaufwandes diese einmalige interdisziplinäre Veranstaltung noch über eine lange Zeit stattfinden wird und können uns letztlich nur noch einmal ganz herzlich beim Organisator, Professor Roessler, für den ungeheuren Aufwand, den er hier jedes Jahr betreibt, bedanken!