Allein im All

Der Physiker Enrico Fermi (1901-1954) soll während seiner Zeit am US-amerikanischen Forschungslabor Los Alamos beim Gang zur Kantine mit einigen Kollegen die Frage diskutiert haben, warum wir bislang keinerlei Hinweise auf außerirdische Zivilisationen gesehen haben. Fermi ging davon aus, dass die Entstehung von Leben und die Entwicklung zu intelligenten Spezies kein Einzelfall gewesen ist, sondern im Universum und sogar in unserer Heimatgalaxis bereits mehrfach geschehen ist. Doch warum haben wir dann noch keine Spuren dieser fremden Zivilisation gefunden, beispielsweise fremde Raumschiffe oder Radiosignale von bewohnten Planten? 

Die von Fermi aufgeworfene Frage wurde später von weiteren Forschern wie Michael H. Hart (* 1932), Frank J. Tipler (* 1947) und Frank D. Drake (1930-2022) vertieft behandelt. Der Blick auf die Entstehungsgeschichte des Lebens auf der Erde und der menschlichen Zivilisation zeigt, welche Entwicklungsschritte erfolgreich absolviert werden müssen, um eine technische Zivilisation hervorzubringen. Der amerikanische Astronom Frank D. Drake hat aus solchen Überlegungen heraus im Jahr 1961 eine Formel abgeleitet, mit der sich die Anzahl außerirdischer Zivilisationen in unserer Heimatgalaxis abschätzen lässt. In etwas abgewandelter Form lautet diese Formel:

Anzahl Zivilisationen ∼ R_Stern⋅ f_Sonne ⋅ f_{Planetensystem} ⋅ n_habitabel ⋅ f_Leben ⋅ f_intelligent ⋅ f_Zivilisation ⋅f_detektierbar ⋅ L

In der Formel bedeutet R_Stern die mittlere Sternentstehungsrate in der Galaxis und f_Sonne den prozentualen Anteil von Sternen, die ungefähr von der Größe unserer Sonne sind. Beide Größen lassen sich mittlerweile anhand astronomischer Beobachtungen recht gut abschätzen. Demnach entstehen pro Jahr ungefähr ein Dutzend neue Sterne in der Milchstraße und ungefähr 7% der Sterne haben die gleiche Größenklasse wie unsere Sonne, d.h. diese Sterne haben für mehrere Milliarden Jahre ein stabile und ausreichende Leuchtkraft. Die meisten Sterne bilden jedoch Doppelstern-Systeme, stabile Planetensystem wie im Falle unseres Sonnensystems sind eher selten. Allerdings sind die astronomischen Beobachtungsmöglichkeiten erst seit wenigen Jahren so gut, dass sich überhaupt Planeten um andere Sterne als unsere Sonne nachweisen lassen. Wie groß der Anteil f_{Planetensystem} der Sterne ist, die ein stabiles Planetensystem besitzen, ist daher bisher nur mit großer Unsicherheit bekannt und wahrscheinlich kleiner als früher gedacht. In der ersten Generation von Sternen konnte es keine Gesteinsplaneten geben, weil die dafür erforderlichen schweren Elemente erst am Ende der Lebensdauer von Sternen entstehen und bei Sternenexplosionen freigesetzt werden.

Nur manche Planeten haben wie die Erde eine feste Oberfläche, besitzen eine Atmosphäre und bewegen sich auf einer Umlaufbahn um das Zentralgestirn, bei der die Energieeinstrahlung vom Zentralgestirn es zulässt, dass Wasser in flüssiger Form auf der Planetenoberfläche vorkommen kann. Die Zahl n_habitabel gibt an, wie viele Planeten eines Planetensystems durchschnittlich diese Bedingungen erfüllen und damit für Lebensformen, wie wir sie von der Erde kennen, grundsätzlich bewohnbar (habitabel) wären. Im Fall unseres Sonnensystem haben neben der Erde auch noch Mars und Venus diese Bedingungen zumindest zeitweise erfüllt. Möglicherweise ist aber unser Sonnensystem eher atypisch und die Zahl von n_habitel = 3 deutlich zu hoch angesetzt. 

Völlig unbestimmt in der Gleichung ist die Größe f_Leben, die angibt, auf welchem Anteil der Planeten Leben entsteht. Außer unserem Heimatplaneten Erde kennen wir keinen weiteren Fall. Ebenso unbestimmt ist die Größe f_Intelligenz, die besagt, welcher Anteil der Planeten mit Leben auch intelligente Lebensformen hervorbringt. Das gleiche gilt für den Anteil f_Zivilisation der technischen Zivilisationen unter den intelligenten Lebensformen, von denen möglicherweise auch nur ein gewisser Anteil f_detektierbar unbeabsichtigte oder willentliche Hinweise auf ihre Existenz gibt - z.B. durch Radiowellen oder Raumschiffe, mit denen Aliens auf der Erde landen.

In die Gleichung geht ferner ein, für welchen Zeitraum L eine technische Zivilisation im Mittel existiert. Der Mensch hat bestenfalls seit 200 Jahren eine technische Zivilastionsstufe erreicht, deren Spuren auch von fernen Planeten aus wahrgenommen werden könnten - etwa Radiowellen, Satelliten oder Veränderungen in der stofflichen Zusammensetzung der Atmosphäre. Pessimisten nehmen an, dass unserer menschlichen Zivilisation keine lange Existenzdauer beschert sein wird, weil die Menschheit sich durch Kriege oder Umweltkatastrophen selbst auslöschen wird. Sollte diese Annahme auch auf fremde Zivilisationen zutreffen, gäbe es praktisch keine Chance, dass in dem kurzen Zeitfenster ihrer Existenz zwei benachbarte Zivilisationen aufeinander treffen.

Seit einigen Jahrzehnten wird der Himmel nach Radiosignalen durchforstet, die von fremden Zivilisationen in der Milchstraße stammen könnten. Bislang wurden jedoch keinerlei belastbare Hinweise darauf entdeckt, dass es derzeit in der Milchstraße neben uns noch eine andere technisch fortgeschrittene Zivilisation gibt. Aliens kommen bislang nur in Filmen und der Science-Fiction-Literatur vor, auf der Erde wurden sie noch nicht gesichtet, auch wenn manche Wundergläubige das Gegenteil behaupten.

Ist die Menschheit also die einzige technische Zivilisation im All? Hat keine Lebensform vor uns diese Entwicklungsstufe erreicht?   

Leben auf fremden Planeten

Unser heutiges naturwissenschaftliches Verständnis legt nahe, dass die Entstehung von Leben nahezu zwangsläufig ist, wenn auf einem Planeten ähnliche Bedingungen wie auf der Erde herrschen und ausreichend lange Zeiträume ohne lebensbedrohende Katastrophen zur Verfügung stehen. Planeten mit erdähnlichen Bedingungen gibt es in unserer Heimatgalaxie Milchstraße vermutlich in großer Zahl. Dies ergibt sich aus den kosmologischen Modellen für die Entstehung von Sternen und Planeten, seit einigen Jahren lassen sich Exoplaneten auch durch indirekte Beobachtungsverfahren nachweisen. Wenn sich ein Planet in mittlerer Entfernung von seinem Heimatstern befindet, hat die Einstrahlung von Licht und Wärme eine Stärke, dass die Temperaturen auf der Planetenoberfläche in einem Bereich liegen, bei dem Wasser in flüssiger Form vorliegt. Handelt es sich um einen Gesteinsplaneten mit einer Atmosphäre, die ähnlich wie die Atmosphäre der früheren Erde Kohlendioxid, Methan und Wasserdampf enthält, dürften auf diesem Planeten komplexe organische Moleküle gebildet werden wie seinerzeit auf der jungen Erde. Die Entstehung organischer Lebensformen ist dann vermutlich nur eine Frage der Zeit.

Die Entstehung von Leben ist demnach nicht der Flaschenhals. Auch die sukzessive Höherentwicklung von zunächst primitiven Lebensformen hin zu intelligenten Lebewesen ist nach unseren systemtheoretischen Überlegungen nahezu zwangsläufig, sofern ausreichend Zeit zur Verfügung steht. Auf der Erde hat es vom Aufkommen mehrzelliger Organismen bis zum Menschen rund 500 Millionen Jahre gedauert. Da diese Zeitspanne weitaus kürzer ist als das Alter des Universums von rund 14 Milliarden Jahren, wäre es verwunderlich, wenn nicht längst auch in anderen Planetensystemen der Milchstraße und erst recht in anderen Galaxien intelligente Lebensformen entstanden wären. Auch auf der Erde ist der Mensch ja nicht das einzige Lebewesen, dass über ein Selbstbewusstsein und sprachliche Kommunikationsfähigkeiten verfügt. Auch andere Säugetiere wie Wale und Delfine sowie manche Vögel können sich selbst im Spiegel erkennen und kommunizieren umfangreich mit Artgenossen. 

Unklar ist jedoch, wie lange andere Planeten lebensfreundliche Bedingungen bieten können. Unser eigenes Sonnensystem ist hier womöglich eher eine Ausnahme-Erscheinung. In unserem Sonnensystem werden die vier inneren Planeten - Merkur, Venus, Erde und Mars - durch die weiter außen befindlichen Gasriesen Jupiter und Saturn sehr gut vor kosmischen Trümmerteilen abgeschirmt. Trotzdem hat auch die Erde immer mal wieder Treffer von großen Asteroiden abkommen - etwa den Asteroideneinschlag vor 60 Millionen Jahren, der das Ende der Dinosaurier und den Aufstieg von Vögeln und Säugetieren einläutete. Wenn andere Planeten wesentlich häufiger von Asteroiden getroffen werden, könnte diese verhindern, dass sich die dortigen Lebensformen ausreichend lang ungestört entwickeln können, um höhere Entwicklungsstufen zu erreichen.

Übergang zu einer technischen Zivilisation

Ein weiterer Flaschenhals liegt meiner Meinung nach im Schritt von einer intelligenten Lebensform zu einer technischen Zivilisation. Denn die biologische Evolution bringt im Regelfall Organismen hervor, die in ihrem Lebensraum auch ohne Hilfsmittel wie Werkzeuge und Kleidung ausgezeichnet zurecht kommen. Wale, Delfine oder Vögel brauchen Werkzeuge nicht zum Überleben und Fortpflanzen. Davon abgesehen haben sie kein Organ, das der menschlichen Hand vergleichbar ist, welche wie geschaffen für den Werkzeugeinsatz ist. Dass der Mensch über freie Hände verfügt, ist nur dem entwicklungsbiologischen Zufall geschuldet, dass die Vorfahren des Menschen zunächst Baumbewohner waren, deren Lebensraum dann zur Savanne wurde, wo ein aufrechter Gang von Vorteil war. Dadurch wurden die Hände frei, die zuvor bei den Baumbewohnern wichtige Greiforgane waren. Ohne diesen Zufall hätte der Mensch keine Hände, die zum Werkzeuggebrauch geeignet sind.

Der Mensch hat aber nicht nur die Möglichkeit zum Werkzeuggebrauch, sondern auch die Notwendigkeit dazu. Wir sehen uns zwar gern als "Krone der Schöpfung", aber tatsächlich ist es um unsere biologische Fitness nicht besonders gut bestellt. Der Philosoph Arnold Gehlen hat den Menschen aus guten Gründen als "Mängelwesen" bezeichnet. Allein und nackt wären wir kaum lange überlebensfähig. Wir brauchen Kleidung, um uns vor Kälte und Nässe zu schützen. Wir brauchen Feuer, um uns zu wärmen und Nahrung zuzubereiten. Wir brauchen Waffen, um Tiere zu erlegen und uns zu verteidigen. Wir brauchen Werkzeuge, um Pflanzen anzubauen und zu Nahrungsmitteln zu verarbeiten. 

Dass wir kein natürliches Fell haben, das uns vor Witterungsunbilden schützt, haben wir wahrscheinlich wieder einem evolutionsbiologischen Zufall zu verdanken. Wie im Artikel "Die Intelligentwerdung des Menschen" beschrieben, haben unsere Vorfahren vermutlich ihr schützendes Fellkleid verloren, weil ein Teil der Weibchen bei der Partnerwahl auf Männchen gesetzt hat, die weniger aggressiv als andere Artgenossen waren. Als der Mensch Schweine zu domestizieren begann, ist er ähnlich vorgegangen und hat die weniger aggressiven Individuen für die Zucht selektiert. Der Effekt: Hausschweine sind nicht nur weniger aggressiv als Wildschweine, sondern sie haben auch das Fell verloren und einen verkürzten Gesichtsschädel bekommen, wie er sonst für Jungtiere typisch ist. Das gleiche Muster ist beim Menschen zu beobachten. Auch unsere Vorfahren haben im Laufe der Evolution ihr Fellkleid verloren und einen verkürzten Gesichtsschädel bekommen. Man spricht deshalb auch von der "Selbstdomestizierung" des Menschen. Ohne Fell hatten unsere Vorfahren jedoch einen echten Nachteil im "survival of the fittest". Den Nachteil wussten sie aber durch die Herstellung von Kleidung und die Nutzbarmachung des Feuers auszugleichen. Dafür konnten sie ihre frei gewordenen Hände und ihre Intelligenz gut gebrauchen. Biologisch betrachtet hat die Evolution unsere Vorfahren in eine Sackgasse manövriert, aus der sie sich nur befreien konnten, weil sie - ebenso zufällig - mit der Greifhand ein Organ besaßen, dass zum Werkzeuggebrauch hervorragend geeignet war.

Dass die Evolution auf der Erde eine Spezies hervorgebracht hat, die zum Überleben auf den Werkzeuggebrauch angewiesen ist, lag demnach also nur einer zufälligen Kopplung zwischen biologischen Eigenschaften, die eigentlich vordergründig nichts miteinander zu tun gehabt haben. Solche Kopplungen kommen gelegentlich vor, aber es ist unwahrscheinlich, dass bei Lebensformen auf anderen Planeten eine vergleichbare Kopplung wie bei irdischen Säugetieren auftritt. Der Übergang von intelligenten Lebensformen zu einer technischen Zivilisation wäre demnach ein sehr unwahrscheinlicher Entwicklungsschritt. Vielleicht sind wir in dieser Hinsicht tatsächlich Pioniere in unserer Galaxis und vielleicht sogar darüber hinaus.

Besiedlung des Weltalls

Einige Tech-Milliardäre träumen davon, unseren Heimatplaneten Erde zu verlassen und das Weltall zu besiedeln. Dieser Traum dürfte sich schwerlich realisieren lassen. Zunächst einmal sind andere Planetensysteme sehr weit entfernt; Raumschiffe bräuchten viele Jahre bis dorthin. Die nächsten 20 bewohnbaren Exoplaneten sind Schätzungen zufolge zwischen 4 und 40 Lichtjahren von uns entfernt. Die für eine Reise über solche Distanzen benötigten Raumschiffe müssten gigantisch groß sein und würden Unmengen an Treibstoff brauchen, um transportieren zu können, was man auf der langen Reise und für den Start einer neuen Zivilisation auf einem fremden Planeten braucht. Eine große Hürde dürfte die Ernährung darstellen. Wir sind darauf angewiesen, organische Substanzen wie die essentiellen Aminosäuren, Kohlendhydrate, Fette, Nukleinsäuren, Vitamine und Spurenstoffe mit der Nahrung aufzunehmen. Sollten wir auf einem lebensfreundlichen fremden Planeten auf organisches Leben stoßen, werden diese Lebensformen mit hoher Wahrscheinlichkeit aus anderen organischen Substanzen aufgebaut sein als die Lebensformen auf der Erde. Das bedeutet aber, dass wir uns von diesen fremden Lebensformen nicht ernähren könnten. Wir müssten unsere eigenen Pflanzen und Tiere in den Raumschiffen mitbringen - ähnlich wie der biblische Noah einst mit seiner Arche einen Grundstock für Ackerbau und Viehzucht durch die Fluten brachte. Unsere Pflanzen- und Tierarten sind aber an die irdischen Bedingungen angepasst - mit den Bedingungen auf einem fremden Planeten kämen sie mit Sicherheit schlechter zu recht als die dort heimischen Lebensformen. Wir müssten die mitgebrachten Nutzpflanzen also erst umzüchten und die Lebensformen des fremden Planeten zurückdrängen. Alternativ könnten wir unsere Nahrung künstlich im Reagenzglas herstellen - aber das ist ungemein aufwändig. Dass organische Lebensformen erfolgreich andere Planeten besiedeln können, halte ich daher für nahezu ausgeschlossen. Sollten wir uns hingegen entschließen, irgendwann eine technische Lebensform zu schaffen, die ohne organische Nahrung auskommt und sich aus anderen Energiequellen wie Licht zu versorgen vermag, wäre es vorstellbar, diese auf eine Reise zu fremden Planeten zu schicken, um sie zu besiedeln. Um solche technischen Lebensformen zu entwickeln, fehlt es uns bislang jedoch an den dafür notwendigen Kenntnissen. Mit unseren heutigen ingenieurwissenschaftlichen Kenntnissen lassen sich keine selbstreplizierenden Maschinen bauen. Und es stellt sich die Frage, warum wir dies überhaupt tun sollten. Warum sollten wir technische Lebensformen schaffen, die uns womöglich überlegen sind und uns verdrängen könnten? Die gleiche Frage werden sich auch andere intelligente Wesen gestellt haben, sofern es auf einem anderen Planeten in den Weiten des Weltalls bereits vor uns intelligente Wesen gab, die eine technische Zivilisation hervorgebracht haben. 

Fazit

Dass wir bislang keine Spuren von fremden technischen Zivilisationen entdeckt haben, deutet darauf hin, dass es diese zumindest in unserer Heimatgalaxis Milchstraße derzeit auch nicht gibt. Zwar existiert auf vielen anderen Planeten vermutlich ebenfalls organisches Leben, aber der Schritt zu einer technischen Zivilisation ist evolutionsbiologisch sehr unwahrscheinlich. Und das Verlassen des Heimatplaneten und die Besiedlung des Weltalls ist nahezu ausgeschlossen. Von daher brauchen wir wohl nicht damit zu rechnen, dass Aliens uns auf der Erde besuchen. Wir sollten uns an den Gedanken gewöhnen, dass wir allein im All sind.