Bei der Erkundung anderer Planeten und Himmelskörper müssen die NASA-Missionen die als „Planetenschutz“ bekannte Praxis einhalten. Diese Praxis besagt, dass bei der Planung einer Mission Maßnahmen ergriffen werden müssen, um sicherzustellen, dass eine biologische Kontamination sowohl des zu erforschenden Planeten / Körpers als auch der Erde (im Fall von Probenrückführungsmissionen) verhindert wird.
Mit Blick auf die Zukunft stellt sich die Frage, ob diese Praxis auf außersolare Planeten ausgedehnt wird oder nicht. Wenn ja, würde dies im Widerspruch zu Vorschlägen stehen, andere Welten mit mikrobiellem Leben zu „säen“, um den Evolutionsprozess anzukurbeln. Um dies zu beheben, hat Dr. Claudius Gros vom Institut für Theoretische Physik der Goethe-Universität kürzlich ein Papier veröffentlicht, das sich mit dem Schutz der Planeten befasst und sich für Missionen vom Typ „Genesis“ einsetzt.
Das Papier mit dem Titel „Warum planetarischer und exoplanetarer Schutz unterschiedlich sind: Der Fall von Genesis-Missionen von langer Dauer zu bewohnbaren, aber sterilen M-Zwerg-Sauerstoffplaneten“ erschien kürzlich online und soll in der Zeitschrift veröffentlicht werden Acta Astronautica. Als Gründer von Project Genesis befasst sich Gros mit der ethischen Frage der Aussaat extrasolarer Planeten und argumentiert, wie und warum der Planetenschutz in diesen Fällen möglicherweise nicht angewendet wird.
Einfach ausgedrückt, das Genesis-Projekt zielt darauf ab, Raumfahrzeuge mit Genfabriken oder kryogenen Hülsen zu senden, um mikrobielles Leben auf „vorübergehend bewohnbare Exoplaneten“ zu verteilen - d. H. Planeten, die das Leben unterstützen können, aber wahrscheinlich nicht selbst dazu führen. Wie Gros zuvor dem Space Magazine erklärt hat:
„Der Zweck des Genesis-Projekts ist es, den Exoplaneten, die möglicherweise bewohnbar, aber dennoch leblos sind, alternative Entwicklungswege für das terrestrische Leben anzubieten. Wenn Sie gute Bedingungen hätten, könnte sich ein einfaches Leben sehr schnell entwickeln, aber ein komplexes Leben wird es schwer haben. Zumindest auf der Erde dauerte es sehr lange, bis komplexes Leben eintraf. Das Kambrische Explosion Dies geschah erst vor ungefähr 500 Millionen Jahren, ungefähr 4 Milliarden Jahre nach der Entstehung der Erde. Wenn wir Planeten die Möglichkeit geben, die Evolution voranzutreiben, können wir ihnen die Möglichkeit geben, ihre eigenen kambrischen Explosionen durchzuführen. “
Der Zweck einer Mission vom Typ Genesis wäre es daher, extra-solaren Planeten eine evolutionäre Abkürzung zu bieten, die Milliarden von Jahren zu überspringen, die für die Entwicklung der grundlegenden Lebensformen erforderlich sind, und sich direkt zu dem Punkt zu bewegen, an dem sich komplexe Organismen zu diversifizieren beginnen. Dies wäre besonders hilfreich auf Planeten, auf denen das Leben gedeihen könnte, aber nicht von alleine auftaucht.
"Es gibt viele" Immobilien "in der Galaxie, Planeten, auf denen das Leben gedeihen könnte, aber höchstwahrscheinlich noch nicht." Gros kürzlich per E-Mail geteilt. "Eine Genesis-Mission würde fortgeschrittene einzellige Organismen (Eukaryoten) auf diese Planeten bringen."
Gros befasst sich mit der Frage, wie solche Missionen die Praxis des Planetenschutzes verletzen könnten, und bietet in seinem Beitrag zwei Gegenargumente an. Erstens argumentiert er, dass wissenschaftliches Interesse der Hauptgrund für den Schutz möglicher Lebensformen auf Körpern des Sonnensystems ist. Dieses Rational wird jedoch aufgrund der längeren Dauer, die Missionen zu extrasolaren Planeten mit sich bringen, ungültig.
Einfach ausgedrückt, selbst wenn wir interstellare Missionen zu den nächstgelegenen Sternensystemen betrachten (z. B. Alpha Centauri, das 4,25 Lichtjahre entfernt ist), ist die Zeit der entscheidende begrenzende Faktor. Mit der vorhandenen Technologie könnte eine Mission zu einem anderen Sternensystem zwischen 1000 und 81.000 Jahre dauern. Gegenwärtig ist das einzige vorgeschlagene Verfahren zum Erreichen eines anderen Sterns innerhalb eines angemessenen Zeitrahmens das gerichtete Energiestartsystem.
Bei diesem Ansatz werden Laser verwendet, um ein Lichtsegel auf relativistische Geschwindigkeiten (einen Bruchteil der Lichtgeschwindigkeit) zu beschleunigen. Ein gutes Beispiel hierfür ist das vorgeschlagene Breakthrough Starshot-Konzept. Als Teil des Ziels von Breakthough Initiatives, eine interstellare Raumfahrt zu erreichen, bewohnbare Welten (und möglicherweise intelligentes Leben) zu finden, würde Starshot ein leichtes Segel und ein Nanotransplantat beinhalten, die von Lasern auf Geschwindigkeiten von bis zu 60.000 km / s (37.282 mps) oder 20% beschleunigt werden die Lichtgeschwindigkeit.
Basierend auf einer früheren Studie von Gros (und einer von Forschern des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung) könnte ein solches System auch mit einem Magnetsegel kombiniert werden, um es zu verlangsamen, wenn es sein Ziel erreicht. Wie Gros erklärte:
„Das gerichtete Energiestartsystem liefert die Energie, die ein interstellares Fahrzeug benötigt, um über konzentrierte Laserstrahlen zu beschleunigen. Herkömmliche Raketen hingegen müssen ihren eigenen Treibstoff tragen und beschleunigen. Obwohl es schwierig ist, ein interstellares Fahrzeug beim Start zu beschleunigen, ist es noch viel anspruchsvoller, bei der Ankunft abzubremsen. Ein Magnetfeld, das durch einen Strom in einem Supraleiter erzeugt wird, benötigt keine Energie für seinen Unterhalt. Es wird die interstellaren Protonen reflektieren und das Handwerk verlangsamen. “
All dies macht den Antrieb mit gerichteter Energie besonders attraktiv für Missionen vom Typ Genesis (und umgekehrt). Das Ziel, Leben in Welten zu bringen, die es sonst nicht hätten, würde nicht nur viel weniger Zeit in Anspruch nehmen, um ein anderes Sternensystem zu erreichen als eine Mission mit Besatzung (z. B. ein Generationsschiff oder wo sich Passagiere in einer kryogenen Suspendierung befinden), sondern auch Kosten und Reisekosten verursachen Zeit lohnt sich.
Gros weist auch auf die Tatsache hin, dass das Vorhandensein von primordialem Sauerstoff tatsächlich verhindern kann, dass Leben auf Exoplaneten entsteht, die Sterne vom Typ M (Roter Zwerg) umkreisen. Neuere Forschungen haben gezeigt, dass das Vorhandensein von Luftsauerstoff nicht unbedingt den Weg zum Leben weist, da er normalerweise als Zeichen potenzieller Bewohnbarkeit angesehen wird (auch bekannt als Biomarker).
Kurz gesagt, Sauerstoffgas ist für die Existenz eines komplexen Lebens (wie wir es kennen) notwendig und seine Anwesenheit in der Erdatmosphäre ist das Ergebnis von photosynthetischen Organismen (wie Cyanobakterien und Pflanzen). Auf Planeten, die Sterne vom Typ M umkreisen, kann dies jedoch das Ergebnis einer chemischen Dissoziation sein, bei der die Strahlung des Muttersterns das Wasser des Planeten in Wasserstoff (der in den Weltraum entweicht) und Luftsauerstoff umgewandelt hat.
Gleichzeitig weist Gros auf die Möglichkeit hin, dass ursprünglicher Sauerstoff ein Hindernis für präbiotische Zustände sein könnte. Obwohl die Bedingungen, unter denen Leben auf der Erde entstanden ist, noch nicht vollständig geklärt sind, wird angenommen, dass die ersten Organismen in „mikrostrukturierten chemophysikalischen Reaktionsumgebungen entstanden sind, die von einer anhaltenden Energiequelle angetrieben werden“ (wie alkalischen hydrothermalen Quellen).
Mit anderen Worten, es wird angenommen, dass das Leben auf der Erde unter Bedingungen entstanden ist, die für die meisten Lebensformen heute giftig wären. Nur durch einen Milliardenprozess dauernden Evolutionsprozess konnte ein komplexes Leben entstehen (dessen Überleben vom Sauerstoffgas abhängt). Andere Faktoren wie die Umlaufbahn eines Planeten, seine geologische Geschichte oder die Natur seines Muttersterns könnten ebenfalls dazu beitragen, dass Planeten „vorübergehend bewohnbar“ sind.
In Bezug auf erdähnliche außersolare Planeten, die Sterne vom Typ M umkreisen, bedeutet dies, dass der Planetenschutz nicht unbedingt gelten würde. Wenn es kein indigenes Leben gibt, das geschützt werden könnte, und die Chancen, dass es entsteht, nicht gut sind, würde die Menschheit dazu beitragen, dass das Leben vor Ort entsteht und es nicht behindert. Wie Gros erklärte:
„Der Mars war vorübergehend bewohnbar und hatte schon früh gute Bedingungen, aber jetzt nicht mehr. Andere können für 2 oder 3 Milliarden Jahre bewohnbar sein, eine Zeitspanne, die für Pflanzen und Tiere nicht ausreichen würde, um sich einheimisch zu entwickeln. Wenn auf einem Planeten niemals Leben entsteht, bleibt es für immer steril, auch wenn es das Leben unterstützen könnte. Sauerstoff verhindert wahrscheinlich, dass Leben entsteht, und ist giftig für die chemischen Reaktionszyklen, die die Vorläufer des Lebens sind. “
Es ist ein Konzept, das in der Science-Fiction lange untersucht wurde: Eine fortgeschrittene Spezies pflanzt die Samen des Lebens auf einem anderen Planeten, Millionen von Jahren vergehen und es entstehen empfindungsfähige Lebensergebnisse! Tatsächlich gibt es diejenigen, die glauben, dass das Leben auf der Erde so begann - die Theorie der alten Astronauten (die reine Spekulation ist) - und wenn wir dies selbst auf anderen Planeten tun, würden wir diese Tradition der „gerichteten Panspermie“ fortsetzen.
Am Ende liegt der Zweck hinter der Praxis des Planetenschutzes auf der Hand. Wenn Leben jenseits der Erde entstanden ist, ist es eindeutig und verdient eine Chance, ohne Einmischung von Menschen oder invasiven Erdorganismen zu gedeihen. Gleiches gilt für das Leben auf der Erde, das durch außerirdische Organismen gestört werden könnte, die durch Probenrückgabe oder Erkundungsmissionen zurückgebracht wurden.
Für den Fall, dass terrestrische Planeten, die den häufigsten Stern in der Galaxie umkreisen, wahrscheinlich keinen Ort finden, an dem sie Leben finden (wie neuere Forschungen nahe legen), könnte der Transport terrestrischer Organismen zu diesen Planeten tatsächlich eine gute Idee sein. Wenn die Menschheit allein im Universum ist, dann wäre die Verbreitung terrestrischer Organismen auf diese Weise im Dienst des Lebens.
Und wenn das Leben auf der Erde, obwohl es eine weit hergeholte Möglichkeit ist, das Ergebnis einer gerichteten Panspermie ist, dann könnte argumentiert werden, dass die Menschheit die Pflicht hat, den Kosmos mit Leben zu besäen. Die Auszahlung wäre zwar nicht sofort, aber das Wissen, dass wir dem Leben einen Schuss auf Welten geben, in denen es sonst möglicherweise nicht existiert, ist wohl eine lohnende Investition.
Die Probleme des außerirdischen Lebens und der Erforschung der Planeten sind ausnahmslos umstritten und werden wahrscheinlich nicht so schnell gelöst. Eines ist jedoch sicher: Während unsere Bemühungen, das Sonnensystem und die Galaxie zu erforschen, fortgesetzt werden, ist dies ein Problem, das wir nicht vermeiden können.
