Astronomische Entdeckungen lassen sich nicht planen. Neueste technologische Werkzeuge und kreative Ideen für deren Einsatz sind aber schon einmal gute Voraussetzungen für die Suche nach dem großen Unbekannten. Diese Kombination treibt Lisa Kaltenegger mit Leidenschaft voran. Die österreichische Astrophysikerin ist Direktorin des Carl Sagan Institute an der Cornell University in den USA und hat sich der Suche nach außerirdischem Leben verschrieben.

Mit einem interdisziplinären Team erforscht Kaltenegger, wo es lebensfreundliche Habitate geben könnte, wie uns die Geschichte unseres eigenen Planeten bei der Suche nach Leben im All hilft – und wie Aliens uns finden könnten. Diesen Fragen geht sie auch in ihrem neuen Buch Alien Earths nach, das vor kurzem auf Deutsch erschienen ist.

Physikerin Lisa Kaltenegger trägt lange, rote Haare mit Pony, ein violettes Oberteil und grünen Lidschatten.
Für Lisa Kaltenegger ist die Erde stets der Ausgangspunkt. Je mehr wir über unseren eigenen Planeten wissen, desto besser können wir ferne Welten erforschen und nach Leben im All suchen.
Chloe Nosan for Macmillan Audio

STANDARD: Frau Kaltenegger, der italienisch-amerikanische Physiker Enrico Fermi hat vor mehr als 70 Jahren eine berühmte Frage gestellt: Wenn es hochentwickelte außerirdische Zivilisationen gibt, müssten die uns doch längst entdeckt haben – und wir Spuren von ihnen. Wo sind sie alle?

Kaltenegger: Wir stehen jetzt an einer Schwelle, an der es möglich scheint, erstmals außerirdisches Leben zu entdecken. Aber so weit entwickelt sind wir dann auch wieder nicht. Wenn man sich Fermis Frage genau anschaut, steckt da die fast schon lustige Annahme drin, dass sich außerirdische Zivilisationen für uns interessieren würden. Angenommen, es würde Zivilisationen geben, die schon eine weitere Schwelle überschritten haben und etwa zu einem anderen Stern reisen können: Wären wir dann so interessant? Was könnten Aliens denn von uns lernen? Vielleicht ist es ja so, dass wir im Universum noch nicht ganz am Erwachsenentisch sitzen. Aber wir haben die Chance, dort hinzukommen, wenn wir gut auf unsere Erde aufpassen.

STANDARD: Ihr Forschungsfeld berührt existenzielle Fragen und lädt zu viel Spekulation ein. Wie gelingt es da, offen zu sein, aber auf dem Boden der Wissenschaft zu bleiben?

Kaltenegger: Außerordentliche Entdeckungen brauchen außerordentliche Beweise. Natürlich würde ich gerne außerirdisches Leben finden, ich hätte es gerne schon lange gefunden. Aber es reicht dafür nicht, ein interessantes Signal zu entdecken. Wir müssen andere Erklärungen ausschließen, und das geht nur mit wissenschaftlicher Methode. Die Suche ist ergebnisoffen, aber sie hat noch eine andere Folge: Um herauszufinden, ob es auf anderen Planeten Leben geben könnte, müssen wir erforschen, wie die Erde überhaupt funktioniert. Wie hat sie sich im Lauf der Zeit verändert und diese ganze biologische Bandbreite hervorgebracht, wie entwickelt sie sich in Zukunft? Unser Planet könnte als Schlüssel für viele unserer großen Fragen dienen.

STANDARD: Auf technologischer Seite hat die Astronomie mit dem James-Webb-Weltraumteleskop seit gut zwei Jahren ein Instrument zur Verfügung, in das besonders große Hoffnungen gesetzt werden. Wie verändert Webb die Suche nach außerirdischem Leben?

Kaltenegger: Schon andere Teleskope haben unser Weltbild verändert. Wir haben bisher über 5500 Planeten um andere Sterne entdeckt und können daraus schließen, wie viele Exoplaneten es eigentlich geben muss. Durch Webb ändert sich jetzt erneut alles: Bisher haben wir Planeten nur entdeckt und vor allem heiße Gasplaneten analysiert, die nahe um ihren Stern kreisen. Webb kann jetzt aber zum ersten Mal überhaupt auch Atmosphären von kleineren Felsplaneten untersuchen, die möglicherweise wie die Erde sind. Ich muss dazusagen, dass das wahnsinnig schwierig ist, aber es geht.

STANDARD: Wie funktioniert die Analyse der Atmosphären ferner Planeten?

Kaltenegger: Wenn sich ein Planet zwischen uns und seinen Stern schiebt und wir das beobachten, können wir das Licht auffangen, das durch die Planetenatmosphäre gefiltert wird. Das erlaubt Rückschlüsse auf die chemische Zusammensetzung der Atmosphäre. Denken Sie an den Physikunterricht: Die unterschiedlichen Wellenlängen des Lichts haben eine ganz bestimmte Energie. Wenn das Licht auf ein Molekül mit passender Energie trifft, bringt es das Molekül zum Schwingen. Dieses Licht kommt dann nicht bei unserem Teleskop an, es wird gefiltert. Das, was also in unserer Beobachtung vom Sternenlicht fehlt, sagt mir, was in der Atmosphäre des Planeten drinnen ist. Und je mehr von diesem Molekül vorhanden ist, desto einfacher ist es zu finden.

Planeten im All
Die Analyse außerirdischer Atmosphären ist eine große Herausforderung, dank neuer Instrumente wie dem James-Webb-Weltraumteleskop aber möglich.
NASA/JPL-Caltech

STANDARD: Ließe sich so auch Leben nachweisen? Eine eindeutige Biosignatur dafür kennen wir ja nicht.

Kaltenegger: Eine interessante Kombination aus Gasen könnte uns schon in die Lage versetzen, dass wir sagen können: Wir haben keine andere Erklärung für diese Zusammensetzung als Leben. Dabei hilft uns wieder die Erde. Der beste biologische Fingerabdruck, den wir kennen, ist die Kombination von Sauerstoff mit einem reduzierenden Gas wie zum Beispiel Methan. Das Methan muss nicht von Leben stammen, es könnte auch von Vulkanen kommen. Aber wenn es dazu Sauerstoff in großen Mengen gibt, und wir sehen, der Planet ist im richtigen Abstand zu seinem Stern, in dem es nicht zu heiß und nicht zu kalt ist, dann wäre das schon wahnsinnig aufregend. Mit der nächsten Generation von Teleskopen werden wir auch in der Lage sein, das Licht zu sehen, das vom Planeten selbst reflektiert wird. Dann könnte man zusätzlich zu den Gasen feststellen, ob es dort auf der Oberfläche etwas Grünes gibt, etwas Gelbes oder etwas Rotes. Das könnten zum Beispiel Pflanzen oder Algenteppiche sein.

STANDARD: Im Sonnensystem gelten neben dem Mars einige Monde von Saturn und Jupiter als aussichtsreich für die Suche nach Leben. Wie sieht es mit Monden um Exoplaneten aus?

Kaltenegger: Exomonde sind wahnsinnig spannend, das Problem ist nur, dass wir sie noch nicht aufspüren konnten. Wenn wir Exomonde nachweisen würden, wären das zunächst nur indirekte Signale, weil sie ihre Planeten beeinflussen. Solche Monde zu analysieren ist noch um einiges schwieriger, als Exoplaneten zu erforschen, und das ist schon eine riesige Herausforderung. Deshalb konzentrieren wir uns im Augenblick auf kleinere Planeten. Exomonde sind der nächste Schritt. Schon jetzt können wir uns aber interessante Monde im Sonnensystem genauer anschauen, den Saturnmond Enceladus etwa oder den Jupitermond Europa. Dort gibt es flüssiges Wasser im Untergrund, vielleicht lässt das auch Leben zu. Da gibt es neue Weltraummissionen, die das erforschen sollen.

STANDARD: Kommen wir noch einmal kurz auf das Fermi-Paradoxon zurück. Sie haben in IhrerForschung den Spieß auch einmal umgedreht und untersucht, von wo aus sich das Lebenauf der Erde eigentlich mit unseren Technologien finden lassen würde. Was ist herausgekommen?

Kaltenegger: Wir wissen, dass es allein in der Milchstraße Milliarden Möglichkeiten für erdähnliche Planeten gibt. Aber ich habe mich einmal auf unsere Nachbarschaft im Umkreis von 300 Lichtjahren beschränkt und mich gefragt: Von wo aus in diesem Umkreis könnte das Leben auf unserem Planeten mit unseren heutigen Mitteln entdeckt werden? Wie sich herausstellte, gibt es 2000 Sternsysteme, die die Erde so sehen würden, dass sie sich vor die Sonne schiebt. Wenn dort eine Zivilisation unsere Technologien und unsere Neugier haben würde, könnte sie uns schon lange finden. Sie könnte seit zwei Milliarden Jahren Lebensspuren auf der Erde sehen, als sich Sauerstoff und Methan in unserer Atmosphäre anzureichern begannen. Das ist ein interessanter Perspektivenwechsel. (David Rennert, Tanja Traxler, 18.5.2024)