Die Suche nach Planeten außerhalb unseres Sonnensystems

Jeder Stern, den wir am Nachthimmel sehen, wird von mindestens einem Planeten umkreist, sagt Astronomin Sara Seager. Was wissen wir über diese Exoplaneten und wie können wir mehr herausfinden? Seager stellt einige ihrer Lieblings-Exoplaneten und neue Technologien vor, die es ermöglichen, mehr Informationen über sie zu sammeln – und sogar helfen, Exoplaneten zu suchen, auf denen es Leben gibt.

Ich erzähle Ihnen von der wirklichen
Suche nach außerirdischem Leben.

Nicht von kleinen, grünen Humanoiden,
die aus glänzenden UFOs steigen,

auch wenn das schön wäre.

Sondern von der Suche nach Planeten,
die ferne Sterne umkreisen.

Jeder Stern am Himmel ist eine Sonne.

Da unsere Sonne Planeten hat --

wie Merkur, Venus, die Erde, Mars etc. --

haben sicher andere Sterne auch Planeten,

und so ist es auch.

In den letzten zwei Jahrzehnten

haben Astronomen
tausende Exoplaneten gefunden.

Unser Nachthimmel wimmelt von Exoplaneten.

Wir wissen, dass statistisch gesehen

jeder Stern mindestens einen Planeten hat.

Durch die Suche nach Planeten,

die der Erde ähnlich sind,
können wir in der Zukunft

die faszinierendsten und
geheimnisvollsten Fragen angehen,

die sich die Menschheit
seit Jahrhunderten stellt.

Warum sind wir hier?

Warum existiert das Universum?

Wie ist die Erde entstanden?

Wie und warum ist hier Leben entstanden?

Eine andere Frage,
die wir uns oft stellen, ist:

Sind wir alleine?

Gibt es dort draußen Leben?

Wer ist dort draußen?

Diese Frage wird
seit Jahrtausenden gestellt,

spätestens seit der Zeit
den griechischen Philosophen.

Ich bin heute hier, um Ihnen zu zeigen,

wie nahe wir der Antwort sind.

Die Antwort ist das erste Mal
in unserer Geschichte in Reichweite.

Wenn ich an das mögliche Leben
dort draußen denke,

denke ich daran, dass unsere Sonne
nur einer von vielen Sternen ist.

Das ist das Bild einer echten Galaxie.

Wir denken, dass so
unsere Milchstraße aussieht.

Es ist eine Ansammlung verbundener Sterne.

Unsere Sonne ist eine von
hunderten Millionen Sternen,

und unsere Galaxie ist eine von
hunderten Millionen Galaxien.

Da wir wissen, dass kleine Planeten
sehr häufig vorkommen,

muss die Summe immens sein.

Es sind einfach so viele Sterne
und Planeten da draußen,

dass sicherlich irgendwo Leben existiert.

Die Biologen mögen nicht,
wenn ich das sage,

weil wir absolut keinen Beweis für Leben
auf anderen Planeten haben.

Wenn wir unsere Galaxie
von außen betrachten könnten,

und hier unsere Sonne vergrößern,

sehen wir eine richtige Sternenkarte.

Die markierten Sterne
haben bekannte Exoplaneten.

Das ist also nur
die Spitze des Eisberges.

Die Grafik vergrößert unser Sonnensystem.

Sie können die Planeten sehen

sowie einige Raumfahrzeuge,
die auch die Sonne umkreisen.

Angenommen, wir befänden uns
an der Westküste Nordamerikas

und schauten in den Nachthimmel,

dann würden wir das
in einer Frühlingsnacht sehen.

Sie können die Konstellationen sehen

und so viele Sterne mit Planeten.

Es gibt einen speziellen Himmelsabschnitt
mit tausenden Planeten.

Das Weltraumteleskop Kepler
war viele Jahre lang darauf ausgerichtet.

Vergrößern wir das mal und
betrachten einen beliebten Exoplaneten.

Dieser Stern heißt "Kepler-186f".

Es ist ein System mit etwa 5 Planeten.

Übrigens wissen wir nicht allzu viel
über die meisten dieser Expolaneten.

Wir kennen ihre Größe,
die Umlaufbahn und Ähnliches.

Es gibt hier Kepler-186f,
einen besonderen Planeten.

Dieser Planet ist in einer Zone,
die nicht zu weit vom Stern entfernt ist,

sodass die Temperatur
ideal für Leben sein könnte.

Wir zoomen in die Künstlervision davon,

wie der Planet vielleicht aussehen könnte.

Viele Menschen haben von Astronomen
die romantische Vorstellung,

dass sie durch ein riesiges Teleskop
auf einem einsamen Berg

den fantastischen Nachthimmel betrachten.

Tatsächlich arbeiten wir am Computer,
wie alle anderen auch.

Wir bekommen unsere Daten per E-Mail
oder aus einer Datenbank.

Anstatt Ihnen also

von unseren mühsamen Datenanalysen

und unseren komplexen
Computermodellen zu berichten,

möchte ich Ihnen auf andere Art erklären,

was wir denken über Expolaneten zu wissen.

Hier ein Reiseplakat:

"Kepler-186f:

Wo das Gras stets röter ist."

Kepler-186f umkreist einen roten Stern

und wir spekulieren,
wenn es dort Pflanzen gibt,

wenn es Vegetation gibt,
die Photosynthese betreibt,

dann hat er andere Pigmente
und sieht aussieht aus.

"Genießen Sie die Schwerkraft
auf HD 40307g,

eine Super-Erde."

Dieser Planet hat mehr Masse als die Erde

und somit eine höhere Schwerkraft.

"Entspannen Sie auf Kepler-16b,

wo Ihr Schatten nie einsam ist."

(Gelächter)

Wir wissen von einem Dutzend Planeten,
die zwei Sterne umkreisen,

und es gibt wahrscheinlich noch mehr.

Könnten wir einen der Planeten besuchen,

würden Sie zwei Sonnenuntergänge sehen

und zwei Schatten haben.

Science-Fiction hat hier
etwas richtig gemacht:

Tatooine aus Star Wars.

Ich kann Ihnen noch von anderen
beliebten Exoplaneten berichten.

Das ist Kepler-10b,

ein sehr heißer Planet.

Er umkreist seinen Stern 50-mal näher,

als die Erde die Sonne.

Es ist so heiß,

dass wir geschmolzen wären,
bevor wir ihn erreicht hätten,

wenn wir diese Planeten besuchen könnten.

Die Oberfläche ist heiß genug,
um Stein zu schmelzen,

und es gibt flüssige Lavaseen.

Gliese 1214b.

Wir kennen die Masse
und Größe dieses Planeten,

und seine ziemlich niedrige Dichte.

Er ist ziemlich warm.

Wir wissen nicht viel
über diesen Planeten,

aber es könnte eine Wasserwelt sein.

Wie eine größere Version
von Jupiters Eismonden,

die womöglich zu 50 % aus Wasser bestehen.

In diesem Fall gäbe es
eine dichte Atmosphäre

über einem Ozean,

nicht aus flüssigem Wasser,

sondern einer exotischen Form davon,
einer Supraflüssigkeit --

nicht ganz Gas, nicht ganz flüssig.

Darunter wäre kein Stein,

sondern ein Eisschicht unter Hochdruck,

wie Eis IX.

Von all diesen Planeten,

und die Vielfalt ist einfach enorm,

wollen wir meist die Planeten finden,
die wir "Goldlöckchen-Planeten" nennen:

nicht zu groß, nicht zu klein,

nicht zu heiß, nicht zu kalt --

eben gerade richtig für Leben.

Um diese zu finden,

müssen wir in die Atmosphäre
des Planeten schauen.

Die Atmosphäre speichert Hitze
wie eine Decke --

wie beim Treibhauseffekt.

Wir sind in der Lage Treibhausgase

auf anderen Planeten zu erfassen.

Science Fiction hat nicht immer Recht.

Die Enterprise musste große Distanzen

mit einer unglaublichen
Geschwindigkeit zurücklegen,

um anderen Planeten
nahe genug zu kommen,

sodass der Erste Offizier Spock
die Atmosphäre analysieren konnte,

um zu sehen, ob der Planet bewohnbar war

oder es Lebensformen gab.

Wir müssen nicht
mit Warp-Geschwindigkeit reisen,

um andere Planeten zu sehen.

Natürlich möchte ich niemanden
von dem Versuch abhalten,

den Warp-Antrieb zu erfinden.

Wir können aber Atmosphären
anderer Planeten

direkt von hier aus studieren.

Hier ein Bild des Hubble-Teleskops,

aufgenommen auf dem Rückweg
des Shuttles Atlantis,

dem letzten bemannten Flug zum Hubble.

Dabei wurde eine neue Kamera installiert,

die wir für die Analyse benutzen.

Bis jetzt konnten wir Dutzende
Exoplanten-Atmosphären analysieren,

etwa sechs davon sehr detailliert.

Das sind keine kleinen,
erdähnlichen Planeten,

sondern große, heiße Planeten,
die leicht zu sehen sind.

Wir sind noch nicht soweit,

wir haben nicht die richtige Technologie,
um kleine Exoplaneten zu erforschen.

Trotzdem möchte ich Ihnen gerne erklären,

wie wir die Atmosphären
der Expoplaneten analysieren.

Stellen Sie sich einen Regenbogen vor.

Wenn wir uns diesen Regenbogen
von Nahem ansehen,

würden wir sehen,
dass einige dunkle Linien fehlen.

Und das ist das Licht unserer Sonne,

nicht durch Regentropfen aufgespalten,

sondern durch ein Spektrometer.

Sie können dunkle Streifen erkennen.

Manche sind schmal, manche sind breit,

manche haben weiche Ränder.

Auf diese Art studieren Astronomen
die Objekte am Himmel

seit über einem Jahrhundert.

Hier hat jedes Atom und Molekül

eine bestimmte Linienfolge,

wie ein Fingerabdruck.

So untersuchen wir Atmosphären
von Exoplaneten.

Ich werde nie vergessen,

als ich anfing Atmosphären
von Exoplaneten zu erforschen,

wie vor 20 Jahren alle sagten:

"Das wird nie passieren.

Wir werden sie nie untersuchen können."

Ich bin deshalb froh, Ihnen alle
untersuchten Atmosphären zeigen zu können,

denn heute ist es ein Studiengebiet.

Welche Gase suchen wir also,

wenn wir in der Zukunft
diese Planeten untersuchen können,

diese anderen Erden?

Die Atmosphäre unserer Erde

enthält etwa 20 % Sauerstoff.

Das ist viel Sauerstoff.

Aber ohne Pflanzen
und photosynthetisches Leben

gäbe es keinen Sauerstoff,

absolut gar keinen Sauerstoff.

Durch Leben gibt es also Sauerstoff.

Unser Ziel ist es daher
nach Gasen zu suchen,

die dort nicht hingehören,

die es aufgrund von Leben gibt.

Nach welchen Molekülen sollten wir suchen?

Exoplanten sind, wie gesagt,
sehr unterschiedlich.

Wir erwarten, dass es so weitergeht,

wenn wir weitere Planeten finden.

Und das ist gerade einer
meiner Forschungsschwerpunkte.

Ich habe eine Theorie dazu.

Fast jeden Tag bekomme ich E-Mails

von jemandem mit einer verrückten Theorie

über die Physik der Schwerkraft,

Kosmologie oder Ähnliches.

Mailen Sie mir also bitte
keine Ihrer verrückten Theorien.

(Gelächter)

Ich hatte meine eigene verrückte Theorie.

Aber an wen wendet sich
eine MIT-Professorin?

Ich schrieb einem Nobelpreisträger
für Physiologie oder Medizin

und er sagte: "Klar, lass uns reden."

Ich nahm zwei Biochemie-Freunde mit

und wir sprachen mit ihm
über unsere verrückte Theorie.

Die Theorie war, dass durch Leben

alle kleinen Moleküle entstehen --

alle, an die ich allein denken kann,
ohne Chemikerin zu sein.

Zum Beispiel: Kohlendioxid, Kohlenmonoxid,

molekularer Wasserstoff und Stickstoff,

Methan, Methylclorid --

so viele Gase.

Sie existieren auch aus anderen Gründen,

aber allein Leben produziert Ozon.

Wir erklärten ihm also unsere Theorie

und er widerlegte sie sofort.

Er fand ein Gas, das nicht existiert.

Wir gingen zurück an den Anfang

und haben etwas Interessantes
in einem anderen Bereich gefunden.

Aber zurück zu Exoplaneten.

Leben produziert viele verschiedene Gase,

tausende unterschiedliche Gase.

Gerade versuchen wir herauszufinden,

auf welchen Exoplaneten

welche Gase durch Leben
entstanden sein könnten,

damit wir, wenn wir Gase finden

in den Atmosphären von Expolaneten

sagen können, wer sie produziert:

intelligente Lebensformen, Bäume

oder ein Sumpf,

oder sogar einfache Einzeller.

An diesen Modellen zu arbeiten

und über Biochemie nachzudenken,

ist schön und gut.

Aber die große Herausforderung
für uns ist das "Wie?".

Wie finden wir diese Planeten?

Es gibt viele
unterschiedliche Möglichkeiten,

Planeten aufzuspüren.

Ich konzentriere mich besonders darauf,
ein Einfallstor zu schaffen,

von dem man in der Zukunft
Hunderte von Erden finden kann.

Wir haben eine echte Chance,
Lebenszeichen zu finden.

Gerade habe ich
ein zweijähriges Projekt beendet,

in einer besonderen Phase

eines Projektes namens "Starshade".

Der Starshade ist ein
speziell geformerter Schirm.

Dieser Schirm soll
nahe eines Raumteleskops

Sternlicht so blocken,

dass das Teleskop
Planeten direkt sehen kann.

Hier sehen Sie mich
und zwei Teammitglieder

mit einem kleinen Teil des Starshade.

Es hat die Form einer riesigen Blume

und dies ist eines der Prototypenblätter.

Ein Starshade und ein Teleskop
sollen gemeinsam starten,

die Blätter entfalten sich
aus der Parkposition

und das zentrale Gerüst dehnt sich aus,

wobei die Blätter in
einer Position einrasten.

Der Schirm muss sehr präzise
konstruiert werden,

die Blätter auf den Mikrometer genau,

und sie müssen sich
millimetergenau öffnen.

Die ganze Struktur würde
zehntausende Kilometer

vom Teleskop entfernt schweben,

bei einem Durchmesser von über 10 Metern.

Das Ziel ist es, Sternenlicht
mit unglaublicher Genauigkeit zu blocken,

sodass wir Planeten
direkt betrachten können.

Es muss eine ganz bestimmte Form haben,

wegen der Beugung des Lichts.

Das ist ein echtes Projekt,

an dem wir so hart gearbeitet haben.

Damit Sie sehen können,
dass es nicht nur als Animation existiert,

hier ein Foto eines Starshade
der 2. Generation in einem Testlabor.

In diesem Fall

enthält das zentrale Element

Teile von alten Radiosatelliten
aus dem All.

Was werden wir nach der
ganzen harten Arbeit finden,

bei der wir versuchen, all die möglichen
existenten Gase zu bedenken,

und nach dem Bau
sehr komplexer Raumteleskope?

Im besten Falle finden wir

ein Bild einer Exo-Erde.

Hier ist die Erde
als blasser, blauer Punkt.

Das ist ein tatsächliches Foto der Erde,

aufgenommen von der Voyager-1-Sonde,

aus vier Millionen Kilometer Entfernung.

Die roten Lichtpunkte sind
Streulicht in der Kamera.

Wenn man bedenkt,
wie unglaublich es ist,

dass es intelligentes Leben

auf einem einer nahen Sonne
umkreisenden Planeten gibt,

und diese Lebensformen versuchen,

komplexe Weltraumteleskope
wie wir zu bauen,

wird alles, was sie sehen,
dieser Lichtfleck sein --

ein kleiner Flecken Licht.

Manchmal ist es schwierig,

über meine beruflichen Ziele

und hohen Ambitionen nachzudenken

im Angesicht der Unermesslichkeit
des Universums.

Dennoch widme ich
den Rest meines Lebens

der Suche nach einer anderen Erde.

Und ich kann garantieren,

dass wir in der nächsten Generation

von Weltraumteleskopen

die Fähigkeit haben werden,
andere Erden zu identifizieren,

sowie die Fähigkeit,
Sternenlicht aufzubrechen,

um nach Gasen zu suchen

und die Treibhausgase
von Atmosphären zu untersuchen,

Bodentemperaturen zu schätzen

und nach Lebenszeichen zu suchen.

Aber da ist noch mehr.

Indem wir nach anderen Planeten
wie der Erde suchen,

zeichnen wir eine neue Art Karte

der nahen Sterne und deren Planeten,

inklusive Planeten, die vielleicht
von Menschen bewohnbar sind.

Ich stelle mir vor, wie unsere Nachfahren

in einigen hundert Jahren

zu einer interstellaren Reise
zu anderen Welten aufbrechen.

Und sie werden auf uns
als die Generation zurückblicken,

die als erste erdähnliche
Welten entdeckt hat.

Vielen Dank.

(Applaus)

June Cohen: Für eine Frage übergebe ich

an Rosetta-Mission-Manager Fred Jansen.

Fred Jansen: Etwa in
der Hälfte erwähnten Sie,

dass die Technologie noch nicht existiert,

um das Lichtspektrum eines erdähnlichen
Exoplanten zu betrachten.

Wann erwarten Sie, dass es das geben wird

und was ist dafür notwendig?

Sara Seager: Wir rechnen damit,
dass ein Teleskop der nächsten Generation,

namens "James Webb Space Telescope",

im Jahr 2018 starten wird.

Damit wollen wir

besondere Planeten betrachten,

sogenannte Transitplaneten.

Dies wird unser erster Versuch sein,
kleine Planeten auf Gase zu untersuchen,

die darauf schließen lassen,
dass der Planet bewohnbar ist.

JC: Ich habe auch noch eine Frage, Sara,

als Generalist.

Besonders erstaunlich
fand ich den Widerstand,

dem sie begegnet sind,

als Sie anfingen,
Exoplaneten zu untersuchen.

Es gab große Skepsis in
der Wissenschaftsgemeinschaft

ob diese existieren.

Sie haben deren Existenz bewiesen.

Was braucht es, um das anzugehen?

SS: Als Wissenschaftler

sollten wir skeptisch sein.

Es ist unsere Aufgabe sicherzustellen,
dass das, was jemand anderes sagt,

auch Sinn ergibt.

Wissenschaftler zu sein, bedeutet auch,

wie sie in dieser Session gesehen haben,

ein Entdecker zu sein.

Man hat diese riesige Neugierde,

eine Sturheit,

diesen festen Willen, vorwärts zu gehen,

egal was andere sagen.

JC: Das finde ich großartig. Danke, Sara.

(Applaus)