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Interaktion der irdischen Biosphaere mit dem Kosmos

Der blaue Himmel taeuscht uns Abgeschiedenheit vor..

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In der Presse hiess es heute „Meteor verursacht enorme Explosion über Westen der USA“ [1]. Wieder erinnert uns die Natur daran, dass die Biosphaere der Erde kein in sich abgeschlossenes System ist, sondern mit ihrer Umwelt interagiert. Ich will hier eine Zusammenfassung meines Wissens ueber das oekologische Zusammenspiel der Biosphaere mit dem Weltraum liefern. In der zweiten Haelfte des Textes werde ich eine Theorie ueber die oekologische Bedeutung der Kometen und ihren Ursprung entwickeln, ausserdem eine oekologische Begruendung fuer Kataklysmen.

Die Biosphaere, ein dynamisches System

Eine Biosphaere ist ein dynamisches System, in dem alle lebenden und nicht lebenden Bestandteile sich gegenseitig beeinflussen, dass aber auch genauso von aeusseren Einfluessen bestimmt ist. Grundsaetzlich muss man zwischen periodischen Einfluessen mit fester Frequenz (Schwingung), chaotischen Einfluessen ohne eine feststellbare Frequenz (Rauschen) und seltenen das Biosystem in seiner Entwicklung zurueckwerfenden Einfluessen (Initialisierung) unterscheiden. Dies gilt fuer alle dynamischen Systeme, fuer ein Oekosystem wie fuer den menschlichen Koerper oder das Wachstum einer Pflanze genauso fuer Brueckenkonstruktionen oder Maschinen.

Ich bin kein Anhaenger der Theorie, die den Menschen und die Natur auf biologische Maschinen reduziert, wie dies z.B. Minsky [2] oder Kurzweil [3] tun, der Mensch und die Natur sind mehr. Da Mensch und Natur aber mehr sind als biologische Maschinen, sind sie in ihren reinen Grundfunktionen natuerlich vergleichbar mit Maschinen, das Mehr addiert sich dann. Eine reine Reduktion auf die Biomaschine uebersieht jedoch das Wesentliche.

Nehmen wir als erklaerendes Beispiel fuer dynamische Einfluesse der Biossphaere somit einmal ein Feder-Daempfer-System, wie eine Radaufhaengung. Das ist zugegebenermassen ein sehr einfaches Beispiel, aber es geht auch erst einmal um die Grundbegriffe und ich bitte den Leser, es anzunehmen um des weiteren Verstaendnisses wegen: durch das sich drehende, ganz leicht unwuchtige Rad bekommt das Feder-Daempfer-System eine zyklisch periodische Anregung. Durch die Fahrt ueber einen Schotterboden bekommt es chaotische Anregungen. Beide Anregungen werden mit einem Schwingen des Feder-Daempfer-Systems in verschiedenen uebereinander gemischten Frequenzen beantwortet, die durch die Daempfung langsam verschwinden. Manche Frequenzen verschwinden schneller, manche weniger schnell. Durch die zu schnelle Fahrt durch ein zu tiefes Schlagloch bekommt es einen heftigen Schlag bis an den Anschlag und alle Schwingungs-Energie im System wird mit einem Ruck auf die Karosserie weitergegeben, so dass es danach erst einmal relativ schwingungsfrei wieder in seine Ausgangsposition zurueckfaellt.

Nun ein kleines Beispiel aus der Biologie: die Blueten der Sonnenblumen folgen taeglich dem Lauf der Sonne von Osten nach Westen und Nachts drehen sie sich wieder langsam zurueck, dies ist eine zyklisch periodische Anregung durch die Sonne und fuehrt zu einer Schwingung mit einer Schwingungsdauer von einem Tag, der Wind biegt die Blumen staendig mit unvorhersehbaren chaotischen Anregungen und laesst die grossen Pflanzen ueber dieser Grundschwingung von einem Tag vielleicht mit verschiedenen uebereinander gemischten Schwingungen und Schwingungsdauern von drei bis zehn Sekunden langsam wiegen. Die kleineren Blaetter der Sonnenblumen schwingen darueber schneller mit verschiedenen Schwingungsdauern unter einer Sekunde. Ein Beben der Stengel mit einer nochmals darueber liegenden Schwingungsdauer von etwa einer zehntel Sekunde ist ebenfalls zu beobachten. Die Position eines Kaefers auf einem Blatt der Sonnenblume waere also nur richtig zu beschreiben, wenn man ausser seiner Fortbewegung, das Beben der Pflanze, das Schwingen des Blatts, das Schwingen der Stengel und das langsame Schwingen durch das Verfolgen der Sonne beruecksichtigen wuerde. Das klingt doch schon etwas komplizierter. Eines Tages fegt ein Sturm ueber die Sonnenblumen hinweg, der sie teilweise entwurzelt und schief stehen laesst und damit ihre Bewegung reinitialisiert. Jetzt muessen die ueberlebenden Pflanzen erst einmal wieder gerade wachsen, bis die vorherige Situation wieder erreicht werden kann.

Sonnenblumenfeld

Wenn ein aeusserer Einfluss auf ein dynamisches System periodisch ist, koennen auch anscheinend kleine Effekte durch ihre Periodizitaet ueber lange Zeitraeume zu grossen Schwingungen des Systems fuehren. Dies ist in jedem dynamischen System der Fall. Kleine Anregungen, die in der Naehe der Eigenschwingung eines Systems auftreten, koennen die gespeicherte Energie im schwingenden System mit der Zeit um ein vielfaches erhoehen. Dies kann sogar mit einer Zerstoerung des Systems enden. Beruehmt ist der Fall der Tacoma-Narrows-Bruecke in den USA, die am 7. November 1940 aufgrund einer Anregung im Bereich ihrer Eigenschwingung zusammenbrach. Man muss die jeweiligen Daempfung der einzelnen Schwingungen betrachten, denn um so geringer die Daempfung, um so groesser ist das Aufschwingungsverhalten.

Abhaengigkeiten vom Sonnensystem

Nun zu unserer Biosphaere und ihre Beeinflussungen durch den Weltraum. Ich moechte alle mir bekannten Einfluesse einmal kurz beschreiben. Die meisten der Beispiele gehoeren so zu unserem Alltag, dass man sich ihren kosmischen Ursprung erst einmal klar machen muss, weil man dies sonst aufgrund ihrer Alltaeglichkeit einfach uebersieht. Einige der genannten Einfluesse sind zyklisch periodische Anregungen. Sie unterliegen damit den Gesetzen der mechanischen Dynamik und damit einer Gefahr eines Aufschwingens. Das werden wir bei den Hurrikanen schoen sehen.

Tag und Nacht

Die Erde dreht sich um ihre Achse. Nicht jeder Planet tut dies. Damit kuehlt sie sich zyklisch periodisch auf einer Seite ab und waermt sich auf der anderen Seite in einem 24 Stunden Rhythmus auf, was erstens eine Menge an thermischer Energie produziert und damit Waerme, Wolken und Niederschlag, zweitens aber auch an unmittelbarer mechanischer Energie, wie uns unser Wetter in Form von Wind und Sturmfronten zeigt, ausserdem auch elektrische Energie.

Beim taeglichen Aufsteigen der Wolken produziert der Kondensatoreffekt der Athmosphaere gewaltige elektrische Energiemengen und speichert diese mit Feldstaerken von einigen 10 Millionen Volt, bis sie sich wieder in Blitz und Donner entladen. Blitze haben im Durchschnitt eine Laenge von ein bis zwei Kilometern, eine durchschnittliche Stromstaerke von 20.000 Ampere und durchschnittliche Temperaturen von 30.000 Grad Celsius [4]. Damit koennen sie problemlos alles zerstoeren, was ihnen in den Weg kommt und Feuer und Waldbraende entfachen. Waldbraende stellen fuer das Oekosystem Wald einen Neuanfang dar und Organismen, die vorher von den etablierten Organismen verdraengt worden waren bekommen eine Chance [5]. Dies ist damit am Rande erwaehnt ein schoenes Beispiel fuer ein zurueckwerfendes neu initialisierendes Ereignis in einem Oekosystem.

Blitzeinschlag in einem Baum

Die maechtigste aller durch den taeglichen Temperaturwechsel angeregten Energiespeicher sind die dynamischen mit der Zeit kommulierenden kleinen und grossen Wirbelstuerme. Es handelt sich dabei um Rotoren im physikalischen Sinne, diese koennen bei relativ geringer Ausdehnung riesige Energiemengen speichern und transportieren. Jeder grosse Hurricane, Zyklon oder Taifun setzt gewaltige Energie frei, vergleichbar einem Atomkrieg [6], wir haben nur Glueck dass sich das meiste davon auf dem Meer abspielt. Wenn sie jedoch den Ufern nahe kommen, entwurzeln sie ganze Waelder und lassen Haeuser, Lastwagen und Boote durch die Luft wirbeln. Ich habe mich zufaelligerweise heute morgen vor dem Schreiben mit einem Herrn unterhalten, der vor vielen Jahren einen Taifun auf den Philippinen erlebt hat und von einer vierhundert Meter breiten, mehreren Kilometer langen Schneise totaler Verwuestung bis auf den umgepfluegten Erdboden erzaehlte, die quer ueber eine kleinere Insel verlief [7]. Kein Wald, keine Siedlung hatte dem Zentrum des Taifuns widerstehen koennen. Solche Erfahrungsberichte, die keine Seltenheit sind, bringen einem die Geschehnisse naeher.

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Hurikan Katrina

Die Strahlung des Sterns Sonne, die zu einem Bruchteil, aber – und das ist entscheidend – zyklisch periodisch getaktet auf den sich umdrehenden Planeten Erde trifft, bewirkt die Kraft der Blitze und Stuerme, indem sie sich langsam hochschwingen. Es ist der Weltraum, den wir spueren, wenn uns der Wind in das Gesicht blaest.

Das Leben auf der Erde haengt unmittelbar mit all diesen unbelebten (abiotischen) Faktoren zusammen, der Regen bringt das Wasser zu den Pflanzen und Tieren des Festlands, der Wind bestaeubt die Blueten. Die Blueten oeffnen sich morgends und schliessen sich abends. Manche Blueten folgen dem Sonnenstand, wie unser Eingangsbeispiel der Sonnenblume. Manche Pflanzen und Tiere sind nachtaktiv, manche tagaktiv. Wir wachen morgends auf, gehen tagsueber auf die Jagd (im Wald oder im Grosstadtdschungel), und nachts traeumen wir. Der taegliche Wechsel von Tag und Nacht ist der „Beat“, der Grundtakt unserer Welt, unseres Oekosystems in dem wir leben.

Der Mond

Auch der taegliche Zyklus von Ebbe und Flut mit monatlichem Hoch (Springflut) gehoert zu den Einfluessen des Weltraums auf die Erde. Sein Ursprung liegt nicht in der Strahlungsenergie unseres Zentralsterns sondern in der Gravitationsenergie unseres Mondes sowie in der Mondposition zur Sonne. Viele Lebewesen der marinen Biosphaeren haben ihr Leben komplett auf Ebbe und Flut abgestimmt und unterliegen damit ebenfalls dem Einfluss des Weltraums. Die bekanntesten davon sind die Tiere und Pflanzen des Wattenmeeres [8].

Der Erdmond

Der monatliche Umlauf des Mondes um die Erde gibt den Takt des Fortpflanzungsverhaltens vieler Wuermer, Krabben und Fische vor [9]. Von diesen Lebewesen haengen wiederum viele andere Organismen der Ernaehrungspyramide ab, von daher ist die Auswirkung wahrscheinlich groesser als man denkt. Auch der Fruchtbarkeitszyklus der Saeugetiere und des Menschen sind bekanntermassen vom Mond bestimmt.

Ausser dem Einfluss der Gravitation des Mondes auf die Erde, ist sicherlich auch die Aenderung der Belichtungsverhaeltnisse bei Nacht ein Grund fuer den Einfluss des Mondes auf das Leben der Erde. So navigieren viele nachtaktive Insekten mit Hilfe des Mondlichts [10] und das wird von der Mondphase abhaengig mehr oder weniger gut funktionieren.

Das Jahr

Der biologische Jahreszyklus mit dem Wechsel der Jahreszeiten wirkt sich auf unser alltaegliches Leben und besonders auf unsere Landwirtschaft aus. Aber auch alle anderen Organismen der Erde, die nicht in tropischen Regionen wachsen und leben, werden vom Jahreswechsel nicht nur beeinflusst sondern viel mehr komplett bestimmt.

Polarfuchs im Winter, ein Beispiel von Adaption

Der Ursprung des Jahres liegt im Umlauf des Planeten um seinen Stern. Das bei jedem Planeten unterschiedliche Verhaeltnis von Umdrehungsachse des Planeten zur Achse seiner Bahn bestimmt die maximale Staerke der Auswirkung des Temperaturwechsels in seinen mittleren Breiten. Ausserdem gibt das Verhaeltnis der beiden Winkel vor, wieviel der polnahen Breiten des Planeten keinen taeglichen sondern einen halbjaehrlichen Tag- und Nachtwechsel erleben.

Zum Ursprung der Jahreszeiten

Die Aenderung der Beleuchtungsverhaeltnisse ueber das Jahr bestimmt den Wechsel der Vegetation auf der Erde mit herbstlichem Laubabwurf und fruehjaehrlicher Knospung. Die Aenderung der lokalen Temperatur laesst das Leben im Fruehling erbluehen und im Herbst erstarren.

Das Wetter unterliegt neben der taeglichen Beeinflussung durch die Erdrehung auch dem Jahreszyklus. Schuld daran sind vor allem die sich ueber das Jahr stark veraendernden Temperaturgradienten der Athmosphaere [11]. Dadurch kommt es zu dem typischen Sommerwetter und Winterwetter, das je nach Breitengrad unterschiedlich intensiv ausfaellt.

Auch die Temperaturgradienten des Meeres veraendern sich waehrend des Jahres geringfuegig. Die Meeresstroemungen, als die Temperaturausgleichsmechanismen zwischen den Tropen und den kaelteren Regionen, sind mit den Temperaturgradienten des Meeres unmittelbar gekoppelt [12]. Kleinste Aenderungen ihrer nur durch Gleichgewichtskraefte bestimmten freien Bahnen durch die Ozeane entscheiden ueber jahrzehntausendelange Eiszeiten und Warmzeiten. Das Wasser der Erde benoetigt etwa 1000 Jahre [11] fuer einen Umlauf der Thermohalinen Zirkulation, umgangsprachlich das Globale Foerderband genannt. Die genauen Mechanismen sind aufgrund zu kurzer Beobachtungszeit von wenigen Jahrzehnten durch uns Menschen noch nicht empirisch gestuetzt und Ergebnisse verschiedener Computersimulationen. Ich habe mich frueher beruflich mit Stroemungssimulationen auf Computern beschaeftigt und weiss daher, dass die Ergebnisse aufgrund diverser vereinfachender Annahmen, vor allem im Bereich der Turbulenzmodelle, relativ weit streuen.

Vereinfachte Darstellung der wichtigsten Meeresstroemungen zum Thermalausgleich der Erde, die Thermohaline Zirkulation

Die Erde kreuzt waehrend ihres Fluges auf ihrer Bahn um die Sonne (also per Definition waehrend des Jahres) periodisch mehrere Felder von Kometenresten und Kleinstmeteoriden [13]. Wir sehen das in Form von Sternschnuppen, die zu bestimmten Tagen im Jahr groessere Haeufigkeiten aufweisen und manchmal geradezu den Charakter eines Schauers haben koennen, wie aeltere Illustrationen zeigen. Die bekanntesten dieser Metorschauer sind die Perseiden jedes Jahr um den 12. August und Leoniden um den 17. November. Im Durchschnitt fallen dadurch jeden Tag 40 Tonnen Meteoritenstaub auf die Erde [14], der langsam aus der Hochathmosphaere auf die Oberflaeche herabregnet. So findet eine staendige und periodisch gehaeufte Absorption ausserirdischer Materie statt. Viele chemische Verbindungen, deren Entstehung durch harte Strahlung ausserhalb des schuetzenden Erdmagnetfeldes beguenstigt wird [15], und die so nicht auf der Erde entstehen koennen, werden durch diesen Mechanismus in das Biosystem der Erde eingebracht.

Leoniden Meteoritenschauer vom Weltraum aus fotografiert.

Eclipsen

Regelmaessig verdunkeln Sonnenverfinsterungen durch den Mond grosse Teile der Erde, die damit verbundenen lokalen Temperaturabfaelle  fuehren zu Temperaturgradienten, die das Lokalwetter beeinflussen [16] bis hin zu klimatischen Wendepunkten fuehren koennen, wenn sich das Wettersystem gerade an einem Punkt geringer Stabilitaet befindet. Im Gegensatz zum beruehmten Sinnbild des Fluegelschlags des Chinesischen Schmetterling verfuegen die hierbei auftretenden Windkraefte durchaus ueber die Staerke, die innere Daempfung des dynamischen Systems ueberwinden zu koennen und eine chaotische Aenderung herbeizufuehren.

Der Mondschatten auf der Erde waehrend einer Sonnenfinsternis, aufgenommen aus der Erdumlaufbahn

Der Sonnenzyklus

Die Sonne ist nicht statisch. In ihrem Kern befindet sich eine Art nuklearer Ofen von rund 15 Millionen Grad Celsius Arbeitstemperatur [17], der von seiner Funktionsweise der sphaerischen Plasmakugel einer Wasserstoffbombe einige Sekunden nach ihrer Explosion gleicht, deren Treibstoff aber nicht nach 30 Sekunden versiegt, sondern fuer Milliarden Jahre reicht, da sie von den aeusseren Schichten der Sonne immerwaehrend mit frischem unverbranntem Wasserstoff versorgt wird. Diese nukleare Verbrennung ist stabil, schwingt aber. Jede Verbrennung, ob chemischen oder nuklearen Ursprungs schwingt. Sie schwingt, pulsiert und ist sie ungenuegend gedaempft kommt es zur Explosion. Die nukleare Wasserstoffverbrennung der Sonne ist offensichtlich noch genuegend gedaempft und schwingt mit einer Schwingungsdauer von 11 Jahren [17].

Dieser Sonnenzyklus von 11 Jahren veraendert die Strahlungsintensitaet des Sterns und damit die Energiezufuhr der Planeten, auch der Erde. Man beobachtet auf der Sonnenoberflaeche eine im 11 Jahres Zeitraum schwankende Aktivitaet, die sich in Sonnenflecken, Plasmaausbruechen und teilweise – wie man erst letztes Jahr entdeckt hat – in riesigen Tornados aeussert, hundert mal groesser als die Erde mit Windgeschwindigkeiten von 300.000 km/h und mehr [18]. Ausser dem 11 Jahres Zyklus wird die Sonne als komplexes dynamisches nukleares Gebilde sicherlich noch andere dominante Schwingungen besitzen, die bei seiner Groesse mit Schwingungsdauern weit ueber diesen 11 Jahren liegen werden, von denen wir aber nichts wissen, weil wir die Sonnenaktivitaet erst seit vierhundert Jahren ueberhaupt beobachten koennen. Es kann gut sein, dass irdische Klimaveraenderungen mit diesen langfristigen Schwingungen direkt gekoppelt sind.

Seit erst 400 Jahren beobachten wir die Sonnenaktivitaet und koennen daher nicht viel ueber die weiteren Frequenzen der Verbrennungsschwingung, die langsamer sind als 11 Jahre, sagen

In diesem 11 Jahres Zyklus veraendert sich die Athmosphaere der Erde in ihrem physikalischen Aufbau und nimmt damit direkten Einfluss auf Wetter und Klima. Ioniserende Strahlung wird von der Sonne schwaecher oder intensiver freigesetzt und sorgt dafuer, dass sich die Mutationsraten veringern oder erhoehen, aber auch dass Satelliten und Funkanlagen problemlos funktionieren oder ausfallen. Die schoenste Auswirkung der Strahlungshochs sind die farbigen Plasmastroeme der Sonne ueber den Polarregionen, wenn sie auf der Erdoberflaeche auftreffen, die Polarlichter.

Polarlicht

Meteore, Meteoriden und Meteoriten

Staendig, aber unregelmaessig, tauchen kleinere Asteroiden, die Meteoriden, in Form von Meteoren in der Athmosphaere auf. Sie erreichen die Erdoberflaeche nicht und vergluehen. Lichterscheinungen und leichte Beben sind die Folge. Weitere Auswirkungen sind mir nicht bekannt. Der Meteor der aktuellen Pressemeldung [1] ist wahrscheinlich dieser Kategorie zuzuordnen.

Meteor

Das Auftreffen von kleineren Gesteinsbrocken, die die Oberflaeche erreichen und als Meteoriten auf der Erde zu finden sind, beinflusst die Biossphaere mit Sicherheit. Man muss dabei zwischen Meteoriten interplanetarer Herkunft und planetarer Herkunft unterscheiden. Die meisten Meteoriten sind aus interplanetarem Material und so aehnlich aufgebaut wie Asteroiden, z.B. die kohligen Chondriten als typische Gesteinsmeteoriten oder die Eisenmeteoriten [19]. Diese Eisenmeteoriten zum Beispiel waren einst die ersten Eisenerzquellen der Urmenschen. Wenn das nichts beeinflusst hat..!

Eisenmeteorit

Einige Meteoriten stammen nachweislich von der Mondoberflaeche [20], andere von der Marsoberflaeche [21]. Woher weiss man dies? Vom Mond haben die Apollomissionen zwischen 1969 und 1972 Bodenproben mit zur Erde gebracht und auf dem Mars hat man mit robotischen Laboren (z.B. Viking 1977) den Marsboden untersucht. Wenn ein Meteorit, den man hier auf der Erde findet, also genau so aufgebaut ist, muss er wohl von daher stammen.

Marsmeteorit

Mittlerweile existieren auch gute Modelle, wie Gestein von einem Planeten bei dem Einschlag eines Himmelskoerpers genuegend schnell beschleunigt werden kann, das es dessen Schwerefeld verlaesst. Diese basieren vor allem auf der Elastizitaet des Bodenmaterials, das die Energie des Einschlags in nach Aussen abnehmender Geschwindigkeit auf die Oberflaeche in Form einer impulsartigen radialen Bewegung abgibt und damit Gestein in allen Geschwindigkeitsbereichen vom Einschlagszentrum wegschleudert [22]. Man kann sich dies vielleicht wie eine Gummimembran mit einem kreisrunden, kleinen Loch in der Mitte vorstellen, bei der das Loch ploetzlich in dem Bruchteil einer Sekunde stark vergroessert wird. Das Gestein im inneren Bereich nahe des Kraters wird so schnell verschoben, wie der Krater sich oeffnet, und kann bei genuegend hoher Geschwindigkeit den Planeten fuer immer verlassen – das kommt haeufig vor, das Gestein der auesseren Bereiche wird weggeschleudert und faellt auf verschieden ballistischen Bahnen mit nach aussen abnehmender Reichweite wieder zurueck auf die Oberflaeche. Noch weiter vom Zentrum entfernt wird das Gestein gar nicht mehr weggeschleudert und man hat einen Erdbebeneffekt, der in seiner Intensitaet nach aussen weiter abnimmt.

Impakt – man sieht wie die inneren Bereiche durch die Elastizitaet des Bodens schneller weggeschleudert werden als die aeusseren

Sobald wir Bodenproben vom Merkur, der Venus, den Jupitermonden, etc. besitzen oder ausreichend fernuntersucht haben, koennen wir auch bisher unbestimmte Meteoriten ihrer Herkunft sicher zuordnen.

Asteroiden und Kometen

Asteroiden, die gross genug sind, die Oberflaeche nicht nur in Form von Meteoriten – also kleineren Gesteinsbrocken in kleineren Kratern – zu erreichen, sondern auf ihr eine mehr oder weniger grosse Verwuestung zu erzielen, treffen im Zeitraum von Jahrzehnten bis Jahrhunderten auf der Erde auf. Dabei werden diese Asteroiden oder auch Kometen, die als Teil des Sonnensystems auf mehr oder weniger ausgepraegten Ellipsenbahnen die Sonne umrunden, regelmaessig von den grossen Gasplaneten abgelenkt. Diese Ablenkung erfolgt nicht genau vorhersehbar, jedoch ist durch die Umlaufzeit der Planeten Jupiter (12 Jahre), Saturn (29 Jahre), Uranus (84 Jahre) und Neptun (165 Jahre) eine gewisse Haeufigkeit vorgegeben. Vor allem der Jupiter zeigt sich aufgrund seiner Groesse in Verbindung mit seiner schnellen Umlaufzeit als hauptverantwortlich.

Asteroiden und Kometen koennen aber nicht nur am Jupiter abgebremst werden, es ist ebenfalls moeglich, dass sie von ihm oder einem der anderen grossen Gasriesen durch das Ablenken beschleunigt werden. Man muss sich das wie ein kosmisches Billiardspiel vorstellen, nur dass sich die Planeten durch Asteroiden und Kometen selbst um keinen Meter bewegen, waehrend letztere davongeschleudert werden. Man spricht auch von einem sogenannten Swing-by [23]. Die Raumfahrttechnik macht sich solche Vorbeifluege zu Nutze, um zum Beispiel Sonden soweit zu beschleunigen, dass sie das Sonnensystem komplett verlassen (Pioneer 10 [24], Voyager 1 [25]).

Was ist eigentlich der Unterschied zwischen einem Asteroiden und einem Kometen? Es ist vor allem ihre Zusammensetzung. Waehrend die Asteroiden aus Gestein oder Metall aufgebaut sind, sind die Kometen aus Eis [26]. Neueste Messungen zeigen, dass die Zusammensetzung des Eises einiger Kometen, dem unseres Meereises entspricht [27]. Dies hat die gesamte Fachwelt sehr ueberrascht.

Kometen zeigen ihre beruehmte Leuchterscheinung am Himmel, wenn sie sich in den Bereich von weniger als fuenf Astronomischen Einheiten der Sonne naehern [28]. Eine Astronomische Einheit entspricht der Entfernung der Erde zur Sonne. Dann entwickelt er durch sublimierendes Wasser und mitgerissenen Staub seinen typischen von der Sonne weggewandten Staubschweif und seinen Plasmaschweif und ist am Himmel mit blossem Auge als heller Stern mit langem Schweif gut sichtbar. So etwas geschieht bei Asteroiden nicht.

Der Komet Hale-Bopp vom Maerz 1997 mit dem typischen Staub- und Plasmaschweif

Die Auswirkungen des Einschlags eines Asteroiden oder Kometen koennen von geringem Ausmass sein, wie ein kleinerer Einschlagkrater in einem Kartoffelacker – dann spricht man eher von einem Meteoritenkrater – oder verheerend bis katastrophal sein, und Tsunamis, grossflaechige Waldrodungen, Flaechenbraende und temporaere, lokale Klimaveraenderungen ausloesen – ein Impakt. Wahrscheinlich bekanntestes – weil juengstes – Beispiel fuer eine verheerende Wirkung ist der Tunguska Asteroid von 1908, der in Sibirien ca. 2000 Quadratkilometer Wald mit einer geschaetzten Sprengkraft von etwa 1150 Hiroshima-Atombomben innerhalb eines Augenblicks kahl schlug [29]. Es ist bis heute unbekannt, wie viele menschliche Opfer der Einschlag forderte, aber wahrscheinlich hielten sich in dem Gebiet nur wenige Eingeborene und Trapper auf, weil es fernab groesserer menschlicher Siedlungen liegt.

Wenn ein Komet oder Asteroid gross genug oder schnell genug ist, kann die Biosphaere durch den Impakt auch voellig zerstoert werden. Man spricht von einem Kataklysmus, ich will es hier ein zuruecksetzendes Ereignis des gesamten dynamischen Oekosystems nennen. Solche Ereignisse will ich spaeter noch einmal getrennt ansprechen.

Abhaengigkeiten von benachbarten Sternsystemen

Bisher ging es ausschliesslich um die Abhaengigkeiten der Biossphaere von Einfluessen aus dem Sonnensystem. Diese bewegten sich im Zeitraum von Tagen (Tag- und Nachtwechsel) bis Jahrtausenden (Verbrennungsschwankungen der Sonne, Impakts). Wenn man intensiver ueber das Thema nachdenkt, erkennt man, das es dabei nicht bleiben kann. Man muss den Zeithorizont erweitern und Abhaengigkeiten durch benachbarte Sternsysteme mit in die Betrachtung aufnehmen, Einfluesse, die sich im Bereich von Jahrhunderttausenden bis Jahrmillionen abspielen, fuer die Biosphaere aber merkliche Groessen darstellen, da diese sich als Gebilde riesigen Ausmasses ebenfalls in solchen Zeitraeumen bewegt.

Es muessen fuer die Biosphaere auch Rueckkopplungs- und Daempfungsmechanismen ueber solche laengeren Zeitraeume existieren, sollte die Biosphaere nicht aus sich heraus perfekte, harmonische Stabilitaet besitzen. Ansonsten wuerden die inneren Schwingungen des dynamischen Systems irgendwann zu einer Selbstzerstoerung fuehren. Die Forschung der chaotischen Phaenomene dynamischer System zeigt jedoch, dass es keine perfekt harmonischen dynamischen Systeme geben kann [30]. Also ist die Biosphaere ebenfalls kein perfektes dynamisches System und bedarf auch ueber lange Zeitraeume von Millionen Jahren Prozessen, die sie in bestimmte Richtungen beeinflussen und zu einer Minimierung der Gesamtenergie beitragen koennen. Dies sind alles abstrakte theoretische Ueberlegungen. Sie fuehren mich aber zu einem Ausweg, den die Biosphaere nutzen koennte, um ihre inhaerenten physikalischen Probleme zu loesen. Es gibt einen moeglichen Transportmechanismus, mit dem Biosphaeren untereinander Stoffe und Information austauschen koennten: Kometen

Extrasolare Kometen – die Abkehr von der Theorie der Oortschen Wolke

Etwa 15% der bisher mit astronomischen Methoden vermessenen Kometen besassen hyperbolische Bahnen [28], 43% Parabelbahnen und 25% langperiodische Ellipsen mit einer Umlaufzeit laenger als 200 Jahre, wobei der Unterschied zwischen Parabel und Hyperbel oft in der Messungenauigkeit verschwamm [31]. Nur 17% bewegt sich auf kurzperiodischen Ellipsen innerhalb des Planetensystems. Einige Forscher glauben daher, dass diese Kometen aus einer fernen Kugelwolke stammen, die das Sonnensystem umgibt und in der sich einige Milliarden Kometen gleichverteilt, sphaerisch um die Sonne bewegen: die Oortsche Wolke, benannt nach dem Begruender dieser Theorie [31].

Die Theorie der Oortschen Wolke gibt eine plausible Erklaerung ab, warum Kometen, die aus dem tieferen Raum stammen, statistisch gleich verteilt aus allen Richtungen in das Sonnensystem eindringen und nicht nur im Bereich der Bahnebenen der Planeten. Durch die sehr hohe Anzahl der Kometen kann sie auch die Haeufigkeit der Kometen erklaeren. Ausserdem soll sie sich weit genug (bis ungefaehr zur Haelfte der Entfernung zu den naechsten Sternen) erstrecken, dass sie die Parabelbahnen und die leicht hyperbolischen Bahnen, die nach dieser Theorie im Grunde auch Parabelbahnen mit Messungenauigkeit darstellen, gut erklaeren kann. Nie konnte man die Oortsche Wolke bestaetigen.

Die Theorie der Oortschen Wolke

Die Theorie der Oortschen Wolke wurde zu einer Zeit aufgestellt, als man noch lange keine extrasolaren Planeten entdeckt hatte. Damals war sie eine realistischere Theorie, als dass die schnellen Kometen von anderen Sternsystem stammen wuerden. Heute jedoch haben wir bereits hunderte von extrasolaren Planetensystemen in unserer Naehe entdeckt, so dass wir fuer die gesamte Galaxis mittlerweile auf Hunderte von Millionen bis Milliarden Planetensystemen hochrechnen [32].

Damit ist es an der Zeit die Theorie der Oortschen Wolke aufzugeben und sich der wahrscheinlicheren Theorie zu oeffnen, dass die aus dem tieferen Raum stammenden Kometen aus den Planetensystemen der uns umgebenden Sterne stammen. Dies erklaert ihre sphaerisch gleichmaessige Verteilung, ihre Haeufigkeit, ebenso wie die grosse Distanz, und ist damit eine der Oortschen Wolke mindestens gleichberechtigte Theorie.

Manche Forscher haben gegenueber frueheren Aeusserungen einer solchen alternativen Theorie angemerkt, dass kein einzige der gemessenen Bahnen deutlich hyperbolischen Charakter zeigte [31]. Muessen sie das? Deutlich hyperbolische Bahnen wuerden entstehen, wenn die Kometen sich schon zwischen den Sternsystemen mit Geschwindigkeiten weit ueber Null bewegen wuerden. Aber ist die Wahrscheinlichkeit, dass ein Himmelskoerper gerade so das Gravitationsfeld seines Sterns durch Swingby an groesseren Planeten verlassen kann, nicht schon gering genug? Warum verlangt man hier grosse Fluchtgeschwindigkeiten? Ist folgendes nicht viel wahrscheinlicher: nachdem sie ueber grosse Zeitraeume mehrere Male zufaellig von ihren Gasriesenplaneten abgelenkt wurden, erreichen sie irgendwann eine Geschwindigkeit, die gerade so fuer ein Verlassen des Systems ausreicht. Sie taumeln dann mehr oder weniger mit relativ geringer Geschwindigkeit zwischen den Sternen, bis sie von dem naechsten Stern, der ihnen nahe kommt, in sein Gravitationsfeld gelenkt werden, und fallen ihm dann auf einer gering hyperbolischen, fast parabolischen Bahn entgegen.

Auch sollten wir uns einmal ueberlegen, dass wir nur einen kleinen Bruchteil aller unser System durchfliegenden Kometen beobachten koennen. Neuentdeckungen von Kometen finden statt, wenn sie aufgrund der eintretenden Sublimation in der Naehe der Sonne hell genug werden, dass sie den Astronomen auffallen. Dann bewegen sie sich fuer gewoehnlich im Bereich von zwei bis fuenf Astronomischen Einheiten oder innerhalb der Jupiterbahn. Wenn man sich die Groessenverhaeltnsse des Sonnesystem einmal klarmacht, entspricht das einem knappen Vorbeischliddern an der Sonne. Die meisten Kometen werden ausserhalb des inneren Sonnensystems von uns voellig unbemerkt vorbeifliegen.

Und als letztes moechte ich noch kritisieren, dass wir ja erst seit einigen Jahrhunderten die Bahnen der inneren, sichtbaren Kometen astronomisch vermessen. Wenn also ab und zu ein Komet mit deutlich hoeherer Geschwindigkeit und klarer Hyperbelbahn knapp an der Sonne sichtbar vorbeifliegt, so kann es gut sein, dass die Geschichte der modernen Astronomie fuer dieses „ab und zu“ einfach noch zu kurz ist.

Groessenverhaeltnisse des Sonnensystems

These I: Ich bin fest davon ueberzeugt, die Theorie der Oortschen Wolke ist ein aus Erklaerungsnot waehrend der Zeit des Dogmas der Nichtexistenz extrasolarer Planetensysteme geborenes, unnatuerliches Gedankenkonstrukt, aehnlich der einstigen Epizyklentheorie der Planetenbewegung, die aus dem Dogma der perfekten goettlichen Kreise heraus zum Standardmodell erklaert wurde. Das alternative Modell der extrasolaren Kometen, deren Ursprung in den Planetensystemen der uns umgebenden Sterne liegt, ist heute das wahrscheinlichere Modell.

Austausch interstellarer Materie durch den Staubschweif der Kometen

Wenn ein Komet der Sonne nahe genug kommt, so dass er einen Staubschweif entwickeln kann, verliert er sehr viel seiner Materie. Diese stammt nicht nur von seiner Oberflaeche, sondern wird aehnlich einem Geysir auch aus den tieferen Schichten freigesetzt [31]. Die Menge der Materiefreisetzung spielt sich bei den heute vermessenen Kometen im Bereich von 10 bis 50 Tonnen pro Sekunde ab [28]. Die Laenge des Staubschweifs kann mehrere hundert Millionen Kilometer betragen [31]. Die sich im System befindendenden umlaufenden Planeten fliegen durch diesen Staub hindurch und absorbieren die ausserirdische Materie, die im Falle extrasolarer Kometen von anderen Sternsystemen stammt.

Bei der von Kometen freigesetzten Materie handelt es sich um alle moeglichen Stoffe und Verbindungen, auch komplexe biochemische Molekuele [26]. Es gibt komplizierte Erklaerungsmodelle (z.B. Miller Synthese) fuer die Entstehung dieser Molekuele in der Oortschen Wolke [33]. Oeffnen wir uns der moeglichen, viel einfacheren Erklaerung, dass diese Molekuele vielleicht von extrasolaren Biosphaeren, also belebten Planeten fremder Sternsysteme stammen koennten.

Austausch interstellarer Materie durch Einschlaege kleinerer Kometen

Kleinere Kometen, die aus der Richtung der Sonne auf die Erde zufliegen und am Tage nicht sichtbar sind, koennen auch unbemerkt auf der Erde aufschlagen. Grossflaechige Absorbtion fremder biochemischer Molekuele beim Verdampfen in der Athmosphaere, eventuell auch Verteilung von Sporen, Samen und Eiern extrasolaren Urprungs koennen die Folge sein. Letzeres ist noch zu beweisen, aber die neuesten Entdeckungen von Pflanzensamen aus dem Eis, die nach 32.000 Jahren noch keimen und wachsen [34], koennen zu der Annahme fuehren, dass Kometen auch hoehere Lebensformen durch deren Dauerstadien wie Samen, Sporen und Eiern zwischen Sternsystemen transportieren.

Meine Theorie wird gestuetzt durch Untersuchungen an Samen und Sporen von Pflanzen und Dauerstadien von Tardigraden (Bärtierchen) und anderen Tieren, die man teilweise bei -200 Grad Celsius über 20 Monate aufbewahrt hat und die danach lebten [35]. Von menschlichen Eizellen, Samen und auch Embryonen kennt man ja diese Daueraufbewahrung in fluessiger Luft aus dem biotechnischen Bereich kuenstlicher Befruchtung. Und dabei handelt es sich um die hoechste bekannte Lebensform und damit am kompliziertesten aufgebaute.

Wenn man aber nun Samen von Pflanzen bei -200 Grad 20 Monate aufbewahren kann, dann kann man dies natuerlich auch viel laenger tun. Auch nur aus einem Tag dieser Temperaturbestaendigkeit kann man auf den Zeitraum – wie lange man es ueberhaupt aufbewahren kann – zurueckschliessen. Wie das? Temperatur ist in der Physik nur ein Mass fuer Molekularbewegung. Der chemische Zerfall eines Stoffes durch Entropie haengt von der Aufbewahrungstemperatur ab [36].

Wenn man also Pflanzensamen bei Raumtemperatur von 25 Grad Celsius oder 298 Kelven, dem wissenschaftlichen Temperaturmass, problemlos bei Trockenheit 20 Jahre aufbewahrt, dann kann man sie

  • bei -200 Grad Celsius oder 73 Kelvin mit Sicherheit 1200 Jahr aufbewahren,
  • geht man auf -220 Grad Celsius oder 53 Kelvin, kann man die Samen mit Sicherheit 5500 Jahre aufbewahren,
  • bei -240 Grad Celsius oder 33 Kelvin sind es 167.000 Jahre,
  • bei -250 Grad Celsius oder 23 Kelvin, sind es ueber 8 Millionen Jahre,

und die Samen befinden sich in allen Kombinationen von Temperatur und Lagerzeit genau in dem selben Zustand wie Samen nach 20 Jahren bei 25 Grad Celsius.

Kryobiologische Aufbewahrung von Pflanzensamen in Tanks

Dieses erstaunliche Ergebnis haengt unmittelbar mit dem exponentiellen Verhaeltnis der Reaktionsgeschwindigkeiten der Molekuele zusammen [36], wobei diese hin zum absoluten Nullpunkt bei -273,3 Grad Celsius oder 0 Kelvin theoretisch ganz zum erliegen kommen wuerden und man die Samen unendlich lange aufbewahren koennte. Natuerlich haelt ein Samen, der -200 Grad Celsius ertraegt genausogut -273 Grad aus. In beiden Faellen ist all seine Fluessigkeit ja komplett eingefroren, so das sich mechanisch und chemisch sowohl bei der Aufbewahrung als auch beim Einfrieren und Auftauen nichts mehr fuer ihn gegenueber den -200 Grad aendert [37]. Alles thermodynamische ist mit dem exponentiellen Temperaturgesetz ausreichend beschrieben. Wir koennen also Sicher davon ausgehen, das solche Zeitangaben stimmen und dass die Limitierung im Versuch auf 20 Monate nur an den Energiekosten der Kuehlanlagen und der Laufzeit der Forschungsarbeit lagen.

Wenn man bedenkt, dass man schon Samen erfolgreich eingepflanzt hat, die schon bei Umgebungstemperatur in absoluter Trockenheit der Wueste runde 2000 Jahre ueberdauerten [38], dann koennte man fuer diese die eben ausgerechneten Zahlen (fuer 20 Jahre) noch einmal mit dem Faktor Hundert versehen, also Hundertzwanzigtausend, Fuenfhundertfuenfzigtausend, 16,7 Millionen und 800 Millionen Jahre. Vor rund 800 Millionen Jahren begannen sich auf der Erde die ersten mehrzelligen Organismen zu entwickeln. Das heisst, Samen in Kometen eingeschlossen koennten theoretisch die gesamte Zeitspanne der Evolution eines planetaren Oekosystems ueberdauern. Bei solch langen moeglichen Lagerzeiten wuerden aber auch Entfernungen ueber viele hundert Lichtjahre fuer hoehere Lebensformen wie Pflanzen, Krebse oder Fische keine unueberbrueckbare Distanz darstellen.

Ich fasse zusammen: Es ist also durchaus moeglich, dass zum Beispiel Pflanzensamen, die in einen Kometen geraten in diesem nahe dem absoluten Nullpunkt im Vakuum trocken aufbewahrt, problemlos viele Millionen Jahre lebend ueberstehen koennen. Die Mechanismen, wie sie in Kometen hinein geraten koennen, erklaeren uns die theoretischen Forschungen zu den Marsmeteoriten, wonach auch schon kleinere Einschlaege Bodenmaterial auf Fluchtgeschwindigkeit bringen koennen [22]. Die Raumfahrttechnik hat uns gezeigt, wie diese Kometen ihr Planetensystem durch Swing-by an grossen Gasriesen fuer immer verlassen koennen. Sie haben dabei viel Zeit auf den richtigen Zufall einer geeigneten Konstellation zu warten. Die Abkehr von der Thoerie der Oortschen Wolke ermoeglicht uns in logischer Konsequenz anzunehmen, dass einige von ihnen irgendwann auch die Erde erreichen.

Der Komet Wild 2

These II: Die Erde wird regelmaessig von hoeheren Lebewesen von extrasolaren Planeten besucht. Sie kommen zu uns in Form von Samen, Sporen, Eiern und was es sonst an unbekannten Dauerstadien von Organismen gibt. Ihr Transportmechanismus sind vor allem die kleineren Kometen. Einigen von ihnen gelingt es auf der Erde Fuss zu fassen.

Austausch interstellarer Materie durch Impakt grosser extrasolarer Kometen

Was ich gerade fuer kleinere Kometen behauptet habe, meine ich natuerlich auch fuer groessere extrasolare Kometen, die die Erde treffen. Jedoch kommen diese verheerenden oder katastrophalen Einschlaege auch in erdgeschichtlichen Zeitmassstaeben eher seltener vor. Einige der einschlagenden Kometen werden an einem Stueck auftreffen. Einige werden beim Eintreten in die Atmosphaere in mehrere grosse Fragmente und viele kleine Truemmerstuecke zerfallen.

Einige der kleineren Fragmente des Kometen mit entsprechenden ballistischen Koeffizienten, erreichen die Erdoberflaeche mit dem Material, das sie transportieren, relativ unbeschadet. Hierbei koennen hunderte Kilogramm biologischen Materials auf die Erde auftreffen. Dauerstadien hoeherer Organismen, die millionen Jahre unterwegs waren, tauen nun wieder auf, und versuchen auf der Erde Fuss zu fassen.

Durch die grossen einschlagenden Fragmente wird wiederum Material von dem getroffenen Planeten weg katapultiert. Wenn noerdliche Breiten getroffen wuerden, kann dies zum Beispiel Permafrostboden mit eingefrorenen Dauerstadien von hoeheren Lebewesen sein, die so auf Fluchtgeschwindigkeit gebracht werden. Diese Lebewesen machen sich nun auf ihre Millionen Jahre lange Reise zu anderen Erden.

Impakt eines grossen extrasolaren Kometen auf der Erde

These III: Die Einschlaege der grossen Kometen und Asteroiden auf Permafrost- und Schelfeisgebieten der Planeten und Monde sind Quellen der Kometenentstehung.

Die dritte These wird durch die Entdeckung von Meereis in Kometen [27] gestuetzt. Einige Forscher schliessen daraus, die Ozeane der Erde koennten einst aus Kometen entstanden sein. Ich bitte die Leser, sich auch meiner gegenteiligen, ebenso moeglichen, Erklaerung zu oeffnen, einige der Kometen koennten einst aus dem Meereis der Erde entstanden sein.

Zuruecksetzende Einfluesse auf das oekologische System der Biosphaere

Ausgehende aus einer systemtheoretischen, oekologischen Ueberlegung, wonach eine ueber Milliarden Jahre arbeitende Biosphaere auch ueber Milliarden Jahre mit ihrer Umwelt kommunizieren muesste, und diese Umwelt mit Sicherheit vor allem primaer die Biosphaeren der Nachbarsterne sind – die energetisch optimiertesten Systeme in der Nachbarschaft, kam ich auf der Suche nach einem Transportmechanismus zu den Kometen. Dabei konnte ich gleichzeitig einige der ungeloesten Probleme der Kometenwissenschaft ganz gut erklaeren. Jetzt steht ein Beweis aus. Ein Beweis fuer meine drei Thesen, koennte durch Bohrungen und Bodenproben auf Kometen mit hyperbolischen Bahnen erbracht werden.

Das dynamische Zusammenspiel der stellaren Biosphaeren untereinander ist zu diesem Zeitpunkt voellig unklar. Ob die postulierten extrasolaren Einfluesse auf unsere Biosphaere ueber lange Zeitraeume periodisch, sogar zyklisch periodisch, oder nur unperiodisch chaotisch, stattfinden, kann zum jetzigen Zeitpunkt nur erahnt werden. Wir koennen in Zukunft Computermodelle dazu entwickeln. Genuegend Messwerte, um diese Modelle zu stuetzen, werden wir aber erst in vergleichbaren Zeitraeumen – also Millionen von Jahren – gewonnen haben. Bis dahin werden wir die genauen dynamischen Abhaengigkeiten nur simulieren koennen.

Das ist aber im Bereich planetarer Systemgroessen nichts ungewoehnliches, damit steht mein Modell der insterstellaren Abhaengigkeiten von Biosphaeren aehnlich schlecht durch Messungen untermauert da, wie die heutigen Klimamodelle der theoretischen Meteorologen, die immerhin noch einige Jahrtausende abwarten muessen, bis sie ueber genuegend Messwerte verfuegen, um sichere Vorhersagen zu Warmzeiten oder Eiszeiten geben zu koennen. Ich erinnere noch einmal daran, das das Wasser der Erde alleine schon 1000 Jahre benoetigt, einen einzigen Kreislauf zu vollenden [11]. Aber im Gegensatz zu einigen dieser  Wissenschaftler habe ich keinerlei Anspruch auf den Wahrheitsgehalt meiner Theorie. Es ist mir erst einmal voellig unwichtig, ob sie in meiner mir noch verbleibenden Lebenszeit bewiesen wird oder nicht. Sie gefaellt mir einfach. Und ich hoffe Ihnen gefaellt sie auch, lieber Leser. Sie ist doch ganz schoen, oder?

Aber immerhin ist eine gewisse Abgrenzung was die dynamische Fernwirkung betrifft bereits moeglich: periodische, dynamische Abhaengigkeiten mit Sternsystemen, die weiter als 100 Lichtjahre entfernt sind, duerften fuer unsere Biosphaere wohl nicht existieren, weil die Reaktionszeiten und damit angeregten Schwingungszeiten dabei den Zeitraum von 10 Millionen Jahren deutlich ueberschreiten und vor dem Hintergrund, dass die Biosphaere nur rund 1000 Millionen Jahre alt ist, eine Taktzahl von gerade mal 100 oder viel weniger erreicht wird – nicht genug Zeit zum Einschwingen. Damit koennen grosse Effekte auf die Biosphaere durch kleinere Anregungen von Systemen, die weiter als (ganz grob) 100 Lichtjahre entfernt sind, vernachlaessigt werden.

Fuer einmalige Ereignisse mit sehr grosser Energie gilt diese Vernachlaessigung von Einfluessen aus ueber 100 Lichtjahren Distanz jedoch keineswegs. Diese koennen jederzeit (statistisch selten) auch aus groesseren Entfernungen die Biosphaere der Erde nachhaltig veraendern. Folgende katastrophale oder kataklysmische Veraenderungen des Oekosystems Erde treten unregelmaessig mit geringer Wahrscheinlichkeit ueber die Zeit immer mal wieder auf. Sie zeichnen sich durch eine grosse Zerstoerung der Biosphaere und einem darauf folgenden Neubeginn aus, und sind damit alle den neuinitialisierenden Einfluessen auf ein dynamisches System zuzuordnen, wie es ganz zu Anfang des Textes erklaert wurde. Ganze Arten koennen dabei aussterben und Nischen fuer grundlegende Neuanfaenge der Evolution des Lebens bereitstellen, aehnlich wie ein Waldbrand fuer die zuvor erfolgreich verdraengten Waldorganismen eine neue Chance darstellt [5]. Auch die Totalzerstoerung der gesamten Biosphaere ist denkbar, was zu einem kompletten Neustart der Biosphaere fuehren wuerde.

Interstellare Staubwolken

Unser Sonnensystem kann jederzeit durch eine interstellare Staubwolke hindurch fliegen. Eine Verdunkelung der Athmosphaeren der Planeten und Dauerregen im Bereich von Jahrhunderten oder Jahrtausenden koennen die Folge sein. Es ist noch nicht bewiesen, ob dies in der Erdgeschichte bisher geschah. Ist aber jederzeit moeglich. Unsere Teleskope beobachten andere Sterne, die mit ihren Planeten durch solche Staubwolken hindurch fliegen. Eine schoene Fotografie einer Stossfront eines Sterns ist hier zu sehen [39]. Es wuerde nebenbei in Konkurrenz zu anderen Theorien gut erklaeren, warum viele Himmelskoerper im Sonnensystem vertrocknete Flusslaeufe besitzen, vorausgesetzt diese waeren alle ungefaehr zur selben Zeit entstanden. Diese Frage kann die Geologie in Zukunft klaeren. Die Biblische Sintflut waere – vor allem in ihrer Dauer – ein Kinderspiel gegenueber dem Durchflug eines Planetensystems durch eine interstellare Staubwolke.

Nursery_of_New_Stars_-_GPN-2000-000972

Interstellarer Staubnebel NGC 604

Supernovae

Wenn eine Supernova in unserer Naehe auftritt, dabei meint nah in diesem Fall in einer Distanz von der Sonne von weniger als 3000 Lichtjahren, dann ist das fuer das Leben im gesamten Sonnensystem erst einmal nicht gut [40]. Unsere Galaxis hat einen Gesamtdurchmesser von etwa 100.000 Lichtjahren und besteht aus rund 100 Milliarden Sternen von denen etwa alle 50 Jahre einer in einer Supernova endet [41]. Wenn eine Supernova in unserer Naehe stattfaende, wuerde das wochenlange Gamma-Strahlungshoch mit massivem Anstieg Ionisierender Sekundaerstrahlung zu einem massiven Artensterben und hoher Mutationsrate fuehren. Es koennte je nach staerke des Ausbruchs sogar sein, dass saemtliches Landleben und ozeanisches Leben bis in eine gewisse Tiefe aussterben wuerde.

Einige Autoren sind der Ueberzeugung, das das Massensterben im Erdzeitalter des oberen Ordoviziums, bei dem etwa 60% der Arten auf der Erde ausstarben, die sich damals noch alle im Ozean befanden – die Kontinente waren im oberen Ordovizium vom Leben noch nicht besiedelt worden, mit einer Supernova in der Naehe des Sonnensystems zusammenhing [42]. Man hat in den Tiefseegesteinen des Pazifischen Ozeans Isotope des Eisens gefunden, deren Herkunft man mit einer Supernova in Verbindung bringt [43] und die diese Theorie untermauern.

Supernova SN 1994 D am Rande der entfernten Galaxis NGC 4526 – Man beachte die Leuchtstaerke! Die Galaxis besteht aus rund 100 Milliarden Sonnen, die Supernova ueberstrahlt sie alle bis auf das Zentrum.

Asteroiden und Kometen

Wie im letzten Kapitel schon erwaehnt kann ein Treffer eines grossen extrasolaren Kometen die Biosphaere schwer zerstoeren und in der Entwicklung weit zurueck werfen. Aber auch solare Kometen und Asteroiden, die zufaellig auf eine unguenstige Bahn geraten, koennen einen solchen Kataklysmus ausloesen. Man vermutet, das das Aussterben der Dinosaurier am Ende der Kreidezeit und das Aufkommen der Saeugetiere mit dem Einschlag eines grossen Asteroiden vor rund 50 Millionen daher ging [44].

Kataklysmen als Chance fuer das Leben

Ich habe im letzten Kapitel mit meiner These III bereits angedeutet, dass der Impakt eines grossen Himmelskoerpers vor allem auch durch das Herausschlagen und Wegtransportieren der in Eis eingefrorenen Dauerstadien hoeherer Organismen die Moeglichkeit zur schnellen, energieoptimalen Ausbreitung von Leben im Universum darstellt. Das heisst der selbe Impakt, der weite Teile des Lebens auf einer Welt ausloescht, kann einer anderen Welt in der Zukunft neues Leben ermoeglichen.

These IV: Die kataklysmischen Veraenderungen in der Entwicklungsgeschichte des Lebens scheinen auf der anderen Seite eine Bedeutung zur Ueberwindung von evolutionaeren Sackgassen der Biosphaere zu haben. Wenn eine Fehlentwicklung zu lange die Biosphaere dominierend besetzt, wird sie unregelmaessig von der Natur wieder ausgeloescht und es wird fuer eine Neuentwicklung Platz geschaffen.

Die Dinosaurier beherrschten die Erde rund zweihundert Millionen Jahre, konnten sich aber ueber Jagdgemeinschaften (Deinonychos) [45] nicht hinaus entwickeln. Ihr ploetzliche Verschwinden, wahrscheinlich durch eine kataklysmische Katastrophe, schaffte auf der Erde Platz fuer die Sauegetiere, die sich innerhalb von nur fuenfzig Millieonen Jahren (also einem viertel der Zeit) zu einem Primaten, der sich selbst als Mensch erkennt, entwickeln konnte.

Diese Saugetiere in Form des Menschen besetzen nun die Biosphaere aehnlich wie damals die Dinosaurier. Sie haben jede Nische im Oekosystem ausgefuellt, von der Arktis zu den Tropen, ganz genau wie die Dinosaurier. Sie nutzen alle verfuegbaren Energie- und Nahrungsquellen, genau wie die Dinosaurier dies taten. Dabei haben sie den Weg ueber Werkzeuge und Intelligenz gewaehlt. Die Dinosaurier nutzten Koerpergroesse und spezialisierten Koerperwuchs um den selben Effekt zu erzielen: die totale Besetzung der Oekosphaere und die Blockierung der Entwicklung anderer hoeherer Spezies.

Macht der Mensch nun keinen Platz und bleibt zu lange, stagniert die Entwicklung also wieder. Wie damals bei den Sauriern, wird er von der Natur in Form eines Ereignisses aus dem tiefen Raum stammend, ohne jede Chance, und mit ihm alle anderen seiner Art (also die Saeugetiere) irgendwann – es ist nur eine Frage der Zeit – eliminiert. Das macht die Natur einfach so. Es sind nicht genuegend Resourcen da, um Platz und Zeit fuer evolutionaere Sackgassen zu liefern.

Ich moechte nun die beiden oekologischen Postulate von stellarem Ausmass:

1. von der Ausbreitung und Vermischung hoeherer Lebensformen innerhalb benachbarter Sternsystem im Umkreis von ca. 100 Lichtjahren mit Hilfe von Kometen, Thesen I bis III

2. von der begrenzten Dauer eines evolutionaeren Versuchs in Form von dominierenden Spezies in den Biosphaeren der Planeten und ihrer unregelmaessigen Komplettausloeschung durch kataklysmische Ereignisse, These IV

zusammenfassen zu einer umfassenderen oekologischen Theorie, und sie die Stellare Oekologie nennen.

Quellen:

[1] http://www.spiegel.de/wissenschaft/weltall/0,1518,829065,00.html

[2] Marvin Minsky: The Society of Mind, Simon & Schuster 1985

[3] Ray Kurzweil: The Age of Spiritual Machines, Viking Penguin 1999

[4] http://de.wikipedia.org/wiki/Blitz

[5] http://www.fire.uni-freiburg.de/feueroekologie/forschd.htm

[6] http://www.naturgewalten.de/hurrikan/c5c.html

[7] Bericht des Herrn M. Ollrogge, Berlin, 18. Mai 2012

[8] Janke; Kremer: Das Watt, Kosmos 1990

[9] http://de.wikipedia.org/wiki/Mond

[10] http://www.faz.net/aktuell/gesellschaft/tiere-kaefer-orientieren-sich-beim-rollen-von-dungkugeln-am-mondlicht-1116380.html

[11] John Lynch: Das Wetter, BBC, NDR, VGS 2002

[12] http://de.wikipedia.org/wiki/Globales_F%C3%B6rderband

[13] Schultz: Planetologie, Birkhäuser 1993

[14] http://www.dlr.de/next/desktopdefault.aspx/tabid-6470/10659_read-24029/

[15] Henglein; Schnabel: Einführung in die Strahlenchemie, Akademie-Verlag 1969

[16] http://news.nationalgeographic.com/news/2012/03/120328-solar-eclipses-winds-weather-sun-earth-space-science/?source=link_fb20120401news-solareclipsesweather

[17] http://de.wikipedia.org/wiki/Sonne

[18] http://news.nationalgeographic.com/news/2012/03/120329-sun-solar-tornadoes-biggest-nasa-sdo-space-science/

[19] Bühler: Meteoriten, Weltbild Verlag 1992

[20] http://de.wikipedia.org/wiki/Mondmeteorit

[21] http://de.wikipedia.org/wiki/Marsmeteorit

[22] http://www.sciencemag.org/content/298/5599/1752.abstract

[23] http://de.wikipedia.org/wiki/Swing-by

[24] http://de.wikipedia.org/wiki/Pioneer_10

[25] http://de.wikipedia.org/wiki/Voyager_1

[26] Calder: Jenseits von Haley, Springer 1992

[27] http://ns.umich.edu/new/releases/8593

[28] http://de.wikipedia.org/wiki/Komet#Schweif

[29] http://de.wikipedia.org/wiki/Tunguska-Ereignis

[30] http://de.wikipedia.org/wiki/Chaosforschung

[31] Brandt; Chapman: Rendevous im Weltraum – Die Erforschung der Kometen, Birkhäuser 1992

[32] http://www.time.com/time/health/article/0,8599,2110388,00.html

[33] Kiesl: Kosmochemie, Springer 1979

[34] http://news.nationalgeographic.com/news/2012/02/120221-oldest-seeds-regenerated-plants-science/

[35] Osche: Oekologie, Herder 1973

[36] Wolfe: Cellular Thermodynamics, Nature Publishing Group 2002

[37] http://www.phys.unsw.edu.au/~jw/cryoblurb.html

[38] http://uk.reuters.com/article/2008/06/12/us-israel-seeds-idUKL1231579120080612

[39] http://news.nationalgeographic.com/news/2012/05/120510-sun-slower-bow-shock-heliosphere-nasa-ibex-space-science/

[40] http://de.wikipedia.org/wiki/Supernova

[41] http://en.wikipedia.org/wiki/Supernova

[42] http://arxiv.org/abs/astro-ph/0309415

[43] http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1384107699000342

[44] http://de.wikipedia.org/wiki/Kreide-Terti%C3%A4r-Grenze

[45] http://de.wikipedia.org/wiki/Deinonychus

Über monstermaschine

Blogger, Diplom-Ingenieur, TU, Raumfahrttechnik, Embedded Systems, Mitglied VDI, DGLR

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