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Bist Du Da Draußen, ET? Die Suche Nach Bewohnbaren Planeten Steht Kurz Vor Dem Boost
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Anonim

Ein Q & A mit dem Stern- und Planetenwissenschaftler Alan Boss über den heiligen Gral der extrasolaren Planetenforschung - das Finden erdähnlicher Planeten.

Die nächste Woche bringt einen Meilenstein auf der Suche nach außerirdischem Leben mit dem geplanten Start des Kepler-Satelliten der NASA am Freitag. Die Mission, benannt nach dem deutschen Astronomen Johannes Kepler aus dem 16. und 17. Jahrhundert, wird über drei Jahre lang eine Gruppe von Sternen untersuchen, um nach subtilen, periodischen Einbrüchen der Sternhelligkeit zu suchen - den verräterischen Zeichen der Planetenbahnen. Obwohl mit dieser Methode bereits mehr als 300 Planeten außerhalb des Sonnensystems gefunden wurden, liegt Keplers Stärke unter anderem in der Empfindlichkeit seiner Instrumente gegenüber kleineren, kühleren Planeten, die für das Leben gastfreundlicher und unseren ähnlicher sind.

In einem neuen Buch argumentiert der Planetenwissenschaftler Alan Boss, der die Stern- und Planetenbildung an der Carnegie Institution in Washington studiert und Mitglied des wissenschaftlichen Kepler-Teams ist, dass die Mission die Tür öffnen sollte, um Leben außerhalb des Sonnensystems zu finden. Mit etwas Glück, sagt Boss, sollte Kepler darauf hinweisen, dass Milliarden von bewohnbaren Planeten allein in unserer Galaxie existieren, mit einer fast unergründlichen Anzahl von Sextillionen im gesamten Universum. (Wo sind Jules Verne und H. G. Wells, wenn Sie sie brauchen?) Wir haben mit Boss über die These seines Buches gesprochen.

[Es folgt eine bearbeitete Abschrift des Interviews.].

Ihr neues Buch heißt The Crowded Universe. Was bedeutet der Titel?

Der Sinn des Buches ist es zu zeigen, warum man behaupten kann, dass das Universum wahrscheinlich voller Leben ist. Ich argumentiere im ganzen Buch, dass wir bereits wissen, dass Erden wahrscheinlich unglaublich häufig sind - jeder Stern vom Solartyp hat wahrscheinlich ein paar erdähnliche Planeten oder etwas sehr Nahes. Zumindest ist es meiner Meinung nach fast unvermeidlich, dass bei den meisten von ihnen etwas wächst, wenn man so viele bewohnbare Welten hat, die fünf oder zehn Milliarden Jahre lang herumstehen.

Wenn sie Wasser haben und einige Kometen in einige Aminosäuren und andere interessante präbiotische Chemikalien gelangen, wie können Sie dann verhindern, dass diese Dinge zu einem Leben führen?

Das Leben ist so hartnäckig und bereit, einen Haushalt zu suchen, wo immer er kann. Ich habe das Gefühl, dass er überall dort entstehen wird, wo er eine Chance hat. Es müssen nicht unbedingt kleine Kreaturen sein, wie in einem Steven Spielberg-Film, aber es wird eine Art archaische oder bakterienähnliche Mikroben geben, die herumkriechen oder entlang sprudeln. Diese werden einen Output wie Sauerstoff und Methan erzeugen, und das sind Dinge, die wir in der Atmosphäre sehen können. Wir können vielleicht nicht sagen, ob ein Planet intelligentes Leben oder Dinosaurier hat, aber wir können zumindest sagen, ob er Schleimpilz hat. Also gehen wir zum Schleimpilz.

Der Kepler-Satellit, der diese bewohnbaren Planeten suchen wird, startet am 6. März. Was wird er uns Ihrer Meinung nach sagen?

Ich wette, es wird uns sagen, dass Erden ziemlich häufig sind. Kepler wird drei oder vier Jahre lang 100.000 Sterne betrachten. Wir erwarten, dass bei erdähnlichen Planeten die Umlaufbahnen so ausgerichtet sind, dass Kepler im Grunde genommen einen von 1.000 sehen kann. Wenn also jeder einzelne Stern einen erdähnlichen Planeten hat, bedeutet dies, dass Kepler ungefähr 100 Erden sieht. Aber wenn sich herausstellt, dass wir falsch liegen und beispielsweise nur einer von 100 Sternen einen erdähnlichen Planeten hat, könnte Kepler eine Erde finden - wenn er Glück hat - oder null. Und wenn die Erde nur um einen von 1.000 Sternen herum vorkommt, müssten wir wirklich Glück haben, dass Kepler überhaupt etwas findet.

Kepler geht daher grundsätzlich davon aus, dass es in der Lage sein sollte, einige Erden zu finden, solange sie mit einer Rate von ungefähr 1 Prozent oder höher auftreten. Es besteht eine sehr gute Chance, dass Erden im Wesentlichen jederzeit verfügbar sind, aber wir können ein wenig konservativ sein und sagen, dass Kepler Dutzende von Erden finden sollte.

Wenn Kepler eine Reihe von erdähnlichen Planeten findet, wissen wir, wie viele es im Allgemeinen gibt, da Kepler eine so große Stichprobe durchsucht hat. Und dann wissen wir, wie wir die nächste Phase der Suche planen, nämlich die Suche nach den Sternen in der Nähe. Kepler wird Hunderte von Lichtjahren entfernte Sterne in einer Himmelsrichtung suchen. Es ist so, als würden wir uns nach dem Betrachten eines anderen Viertels in einer anderen Stadt unseren eigenen Block ansehen. Kepler wird uns sagen, wie viele Häuser wir in unserem Block suchen müssen, um nach Leben zu suchen.

Angesichts der Tatsache, dass unser Planet die einzige Erde ist, die wir kennen, wie können wir extrapolieren, wie viele Erden es dort draußen geben sollte?

Erstens, wenn Sie mit Astronomen sprechen, die junge Sterne betrachten, werden sie Ihnen sagen, dass sie, wenn sich Sterne bilden, dazu neigen, ein wenig Drehimpuls zu haben, was bedeutet, dass sie nicht ihre gesamte Materie ansammeln können und am Ende haben eine Scheibe um sie herum. Aus solchen Scheiben bilden sich Planetensysteme, im Grunde genommen die Reste des Sternentstehungsprozesses. Im Wesentlichen haben alle jungen Sterne diese Scheiben, daher erwarten wir, dass diese jungen Sterne zumindest die Möglichkeit haben, Planetensysteme zu haben.

Zweitens ist es für diejenigen, die sich Sorgen um Planetenbildungsprozesse machen, sehr schwierig, die Bildung erdähnlicher Planeten oder eines großen, felsigen Objekts zu verhindern. Erden sind in gewisser Weise einfacher zu bauen als Jupiter, aber wir wissen bereits aus unserer extrasolaren Planetenzählung, dass Jupiter zu mindestens 10 Prozent und wahrscheinlich zu 20 Prozent der Sterne existieren. Erden sollten also noch häufiger sein.

Schließlich und noch direkter beginnen die Planetensuchen bereits, eine neue Klasse von Planeten zu finden, die Supererden genannt werden und deren Masse vielleicht fünf-, zehn- oder fünfzehnmal so groß ist wie die Masse der Erde, die etwas näher an ihrem Stern umkreist als unser Planet. Diese Typen kommen auf ungefähr einem Drittel der nahegelegenen solaren Sterne vor. Und dies sind in gewisser Weise seltsame Kugeln, von denen ich denke, dass sie nur die Spitze des Eisbergs des Spektrums erdähnlicher Planeten sind. In jedem theoretischen Modell der Planetenbildung, über das die Menschen sprechen, sollte es im Vergleich zu diesen seltsamen Supererden eine Menge Erden geben. Wenn wir also eine vollständige Volkszählung durchführen, sollten wir viele Erden finden. Wenn diese seltsamen Kugeln 30 Prozent der Zeit da sind und die Jupiter 20 Prozent der Zeit da sind, bedeutet dies, dass diejenigen, die wir nicht ganz sehen können, im Wesentlichen die ganze Zeit da sein sollten. Es ist also eine sehr überzeugende Geschichte, und alle Beweise aus verschiedenen Richtungen deuten darauf hin, dass die Erde ziemlich häufig ist.

In einem kürzlich gehaltenen Vortrag habe ich gesehen, dass Sie einige grobe Schätzungen gegeben haben, wie viele es im Universum geben könnte..

Ja, sehr grobe Schätzungen. Es ist ziemlich einfach. Es heißt im Grunde, dass jeder sonnenähnliche Stern eine Erde haben sollte oder nahe daran. Und es gibt ungefähr 1011oder 100 Milliarden Sterne in unserer Galaxie. Die meisten von ihnen sind eine Sonnenmasse oder weniger, und viele von ihnen sind wahrscheinlich nur eine halbe Sonnenmasse, aber diese Dinge haben wahrscheinlich auch Erden, die sie umkreisen. Ich würde also sagen, dass innerhalb eines Faktors von zwei oder so ungefähr jeder dieser Sterne einen erdähnlichen Planeten haben sollte, also sind Sie bis zu 1011 Planeten in unserer Galaxie.

Und dann reden wir über das ganze Universum. Mit seinen Tiefenfeldbildern zeigte das Hubble-Weltraumteleskop - sehr grob gesagt - erneut, dass es vielleicht 10 gibt11 Galaxien im beobachtbaren Universum, und vermutlich haben diese Galaxien Planetensysteme, genau wie unsere. Es gibt keinen besonderen Grund zu der Annahme, dass unsere Galaxie ein seltsamer Ball ist, obwohl Sie sich vielleicht Sorgen über elliptische Galaxien im Vergleich zu Spiralen machen und einen Faktor von zwei oder drei herausnehmen, aber wir spielen hier mit groben Größenordnungen.

Also ich würde sagen, es gibt im Grunde 1011 Galaxien, und jede von ihnen hat ungefähr 1011 Sterne, was 10 bedeutet11 Planeten, also bist du bis zu 1022 Planeten (10 Sextillionen) insgesamt in sehr runden Zahlen - und das sind viele Planeten. Es ist umwerfend, aber unausweichlich. Selbst wenn Erden tausendmal seltener sind als ich behaupte, sind Sie auf 10 gesunken19 (10 Billionen). So ist 1019 nicht groß genug für dich? Ich hasse es, das Wort zu sagen, aber dies sind buchstäblich astronomische Zahlen - Zahlen, die in Bezug auf die Sicht eines Astronomen auf das Universum völlig sinnvoll sind, an die die Menschen aber nur denken können, außer vielleicht in Bezug darauf, wie viel Geld wir ausgeben auf das Konjunkturpaket. Billionen-Dollar-Rettungsaktionen bringen uns in die richtige Größenordnung.

Angenommen, unsere Annahmen über die Planetenbildung sind nicht weit entfernt. Wie lange wird es dauern, bis Kepler einige Erden auftaucht?

Wir werden die heißen Jupiter schnell finden und vielleicht ein paar heiße Super-Erden innerhalb des ersten Jahres, würde ich vermuten. Aber der wahre Schatz sind die erdähnlichen Planeten - und per Definition kann man sie erst bekommen, wenn man mindestens drei oder vier Jahre gelaufen ist. Sie suchen ungefähr nach einjährigen Umlaufzeiten für Sterne vom Solartyp, und wenn der Transit zum ersten Mal stattfindet, denken Sie: "Das ist interessant." Du hast einen Ausrutscher. Sie benötigen mindestens zwei Blips, um zu sagen: "Jetzt habe ich eine Umlaufzeit. Mal sehen, ob es zum richtigen Zeitpunkt einen dritten Blip gibt." Wenn Sie also den dritten Blip erhalten, sagen Sie: "Hmmm, das sieht gut aus. Ich habe Blips, die ungefähr gleich lange voneinander entfernt sind. Vielleicht bin ich nur sehr vorsichtig und warte auf einen vierten Blip." Und wenn Sie das tun, haben Sie bis zu ein paar Jahre Zeit, um die Zeit zu beobachten. Ich habe das Gefühl, dass wir bis 2013 einige Erden ankündigen müssen.

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