Cosmic Latte

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In dieser Folge werfen Eva und Jana einen Blick auf das beeindruckende Leben der Physikerin Lise Meitner und ihren Beitrag zur Entdeckung der Kernspaltung. Wir besprechen, was Kernspaltung ist und erörtern die bedeutenden Auswirkungen von Meitners Arbeit auf Physik und Astronomie.

Einleitung

In dieser Episode von Cosmic Latte spricht Eva mit Jana über ihre beeindruckende Reise nach Japan. Die Beiden diskutieren die Vielfalt der japanischen Kultur, von den hochmodernisierten Großstädten bis hin zu den traditionellen Tempeln.

Lise Meitner und die Kernspaltung

Im Hauptthema der Episode widmet sich Eva der österreichischen Physikerin Lise Meitner und ihrer Rolle bei der Entdeckung der Kernspaltung.

Geboren am 7. November 1878 in Wien, kämpfte Meitner gegen die Hindernisse ihrer Zeit, um als Frau Physik zu studieren und eine wissenschaftliche Karriere zu verfolgen. Aufgrund der damaligen Restriktionen konnte sie erst 1901 ihr Physikstudium beginnen und promovierte als zweite Frau in Physik in Wien.

Nach ihrem Abschluss und ihrer Promotion in Wien zog sie 1907 nach Berlin, wo sie mit dem Chemiker Otto Hahn eine produktive Zusammenarbeit begann. Zusammen forschten sie über die Struktur schwerer Atomkerne und ihre Reaktionen unter Neutronenbeschuss, ein Thema, das in der physikalischen Gemeinschaft viel Aufmerksamkeit erhielt.

Die bahnbrechende Erkenntnis kam schließlich beim Spaziergang mit ihrem Neffen Frisch, der ebenfalls Physiker war: Der Uran-Kern könnte durch die Aufnahme eines Neutrons in zwei nahezu gleich große Teile zerfallen, was enorme Mengen Energie freisetzt. Meitners Berechnungen zeigten, dass dieser Zerfall etwa 200 Millionen Elektronenvolt (MeV) pro Kernspaltung freisetzt – ein Resultat, das später zur Grundlage der Nutzung der Kernkraft wurde.

Doch trotz ihrer wesentlichen Beiträge wurde Meitner bei der Verleihung des Nobelpreises 1944 übergangen, der allein an Otto Hahn ging. Sie selbst war 49-mal für den Nobelpreis nominiert, erhielt ihn aber nie, was angesichts ihrer Leistung nicht nachvollziehbar ist.

Nach dem Zweiten Weltkrieg setzte sich Meitner in Großbritannien für die friedliche Nutzung der Kernenergie ein und erhielt posthum große Anerkennung, wie die Benennung des Elements Meitnerium. Ihre Forschung beeinflusste nicht nur die Physik, sondern auch die Astronomie: Lise Meitners Entdeckung der Kernspaltung hat indirekt großen Einfluss auf unser Verständnis des Universums. Ihre Forschung an der Struktur des Atomkerns und die Erkenntnis, dass schwere Kerne in leichtere zerfallen und dabei enorme Mengen an Energie freisetzen, legten die Grundlage für das Verständnis der Prozesse die in Sternen ablaufen. Die Mechanismen, die Meitner und ihre Kollegen entdeckten, sind entscheidend für die Nukleosynthese – also die Bildung von Elementen in Sternen und Supernovae. In diesen extremen astrophysikalischen Umgebungen werden durch Fusion und Spaltung die schweren Elemente gebildet, die heute in unserem Universum existieren. Meitners Arbeiten trugen so entscheidend zur nuklearen Astrophysik bei, einem Bereich, der für die Entstehung und Entwicklung von Sternen und Galaxien zentral ist.

Filmempfehlung:

Einstein Junior, Australien 1988, aktuell auf Amazon erhältlich

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Pünktlich zu Halloween macht sich Cosmic Latte auf den Weg in andere Dimensionen, durch Tunnel in Raum und Zeit und in andere Welten. Dabei landen wir (fast) in der Hölle und diskutieren unterwegs darüber, wie wissenschaftlich die Darstellungen von Wurmlöchern und Dimensionsportale in der Science Fiction sind. Und wie immer wenn es um Science Fiction geht, ist der Drehbuchautor Peter Koller zu Gast.

Wurmlöcher in der Science Fiction und die Wissenschaft dahinter

In den bisherigen Science-Fiction-Specials hat Eva mit Regisseur und Drehbuchautor Peter Koller bereits den Bau von Zeitmaschinen, den (möglichen) Erstkontakt mit Außerirdischen und auch den Weltuntergang in Film und Wissenschaft beleuchtet.

Was sind Wurmlöcher?

Der erste Ansatz für ein Wurmloch findet sich in einer Arbeit des österreichischen Physikers Ludwig Flamm von der Universität Wien aus dem Jahr 1916. Albert Einstein und Nathan Rosen beschrieben das Konzept 1935 genauer, weshalb Wurmlöcher in der Fachliteratur auch "Einstein-Rosen-Brücken" genannt werden.

Wenn wir durch ein Wurmloch reisen, könnten wir also (theoretisch) schneller als das Licht reisen, ohne ein Naturgesetz zu brechen. Denn interstellares Reisen ist, zumindest für uns Menschen, mit zwei großen Problemen verbunden:

Erstens sind die kosmischen Entfernungen in menschlichen Zeitmaßstäben nicht zu bewältigen. Die Sonne ist 150 Millionen Kilometer von der Erde entfernt (das entspricht 8 Lichtminuten oder einer "Astronomischen Einheit"), unser Nachbarstern Proxima Centauri ist bereits 4,2 Lichtjahre oder 39.900 Milliarden Kilometer von der Sonne entfernt, zum Zentrum der Milchstraße sind es schon 26.000 Lichtjahre und zu den Magellanschen Wolken 160.000 bzw. 210.000 Lichtjahre - und das ist nur unsere „galaktische Nachbarschaft“.

Um diese Entfernungen zu unseren Lebzeiten zu überwinden, müssten wir schneller als das Licht reisen - und genau hier liegt das Problem. Denn nach den Gesetzen der Physik kann nichts schneller sein als das Licht. Bei 299792,458 km/s ist die Grenze erreicht, Überlichtgeschwindigkeit ist nicht möglich.

Wurmlöcher wären eine praktische Lösung für diese Probleme, sind aber bisher rein theoretische, mathematische Gebilde. Sie existieren bisher nur als mathematische Lösungen der Relativitätstheorie und wurden noch nicht experimentell nachgewiesen.

Für große, passierbare Wurmlöcher, wie sie in Science-Fiction-Filmen verwendet werden, bräuchte man eine bizarre Materie mit negativer Energiedichte (sie müsste antigravitativ wirken), die es nicht gibt bzw. kennen wir keine Materie, die diese Eigenschaften besitzt.

Quantenverschränkte Wurmlöcher könnten das Problem der exotischen Materie lösen: Hier wird postuliert, dass Wurmlöcher (Einstein-Rosen-Brücken, ER) und quantenverschränkte Teilchenpaare (Einstein-Podolsky-Rosen-Paar, EPR) miteinander verbunden sind. Die ER-EPR-Vermutung von Juan Maldacena und Leonard Susskind benötigt keine exotische Materie mehr und würde auch das Informationsparadoxon der Schwarzen Löcher lösen. Wurmlöcher könnten demnach als kausale Verbindungen fungieren, durch die Informationen mittels Quantenverschränkung übertragen werden.

Trotz dieser theoretischen Grundlagen bleibt die Existenz stabiler, durchquerbarer Wurmlöcher spekulativ. Forscher wie Daniel R. Terno zeigen in aktuellen Studien, dass sphärisch-symmetrische Wurmlöcher die Quanten-Energie-Ungleichungen verletzen und daher in der semiklassischen Gravitation instabil sind.

Im Gegensatz zu den meisten Filmen sehen Wurmlöcher auch nicht wie ein Abfluss oder ein Loch aus, sondern sind kugelförmig und eher mit einer Seifenblase zu vergleichen. Der Film "Interstellar" zeigt das Wurmloch wissenschaftlich korrekt als kugelförmige Verzerrung im Raum.

Und: Die Kurzgeschichte von Stephen King mit der Teleportation, die Peter erwähnt, ist "The Jaunt".

Alle Filme die in dieser Folge erwähnt werden:

Links und weiterführende Informationen:

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In dieser Episode diskutieren Eva und Elka über ADHS und Autismus in den MINT-Fächern wie Physik und Astronomie. Wir sprechen über die Herausforderungen und Chancen im Zusammenhang mit ADHS, die Diagnose, die Symptome und die häufigsten Vorurteile. Zudem beleuchten wir, wie sich Neurodiversität positiv auf wissenschaftliche Karrieren auswirken kann und wie durch passende Rahmenbedingungen die Stärken neurodivergenter Menschen optimal gefördert werden können.

Einleitung

In dieser Episode werfen wir zunächst einen Blick auf die ORF Astrologie-Show "Blick in die Sterne". Eva und Elka besprechen, warum es problematisch ist, dass ein öffentlich-rechtlicher Sender wie der ORF eine eigene Astrologie Sendung unter dem Deckmantel der Unterhaltung produziert. Damit wird der Astrologie, einer Pseudowissenschaft, nicht nur eine Plattform gegeben, sondern auch zu einer Legitimation verholfen, anstatt sich kritisch mit ihr auseinanderzusetzen (siehe auch hier).

Space News: planetare Verteidigung

Bessere Nachrichten kommen von Eva, die über den erfolgreichen Start der Raumsonde Hera mit einer Falcon 9 von SpaceX berichtet.

Oktober: Der Monat für ADHS-Awareness

Jedes Jahr im Oktober wird im Rahmen des ADHD Awareness Month weltweit auf ADHS aufmerksam gemacht (symbolisiert durch die orangefarbene Schleife). Es ist ein wichtiges Thema, nicht nur aus wissenschaftlicher Sicht, sondern auch persönlich für viele Betroffene - wie Eva und Elka, die mit ADHS diagnostiziert wurden. Für uns beide hat die eigene, späte Diagnose das Leben verändert und wir möchten es anderen ersparen, jahrelang ohne Klarheit zu leben. Deshalb ist Aufklärung wichtig.

Was genau ist ADHS?

ADHS (Aufmerksamkeitsdefizit-/Hyperaktivitätsstörung oder Attention Deficit Hyperactivity Disorder) ist eine neurologische Entwicklungsstörung, die durch Symptome wie Unaufmerksamkeit, Hyperaktivität und Impulsivität gekennzeichnet ist. Diese Symptome variieren je nach Alter, Geschlecht und individuellen Lebensumständen, weshalb ADHS vor allem bei Erwachsenen oft erst spät diagnostiziert wird.

Bei Erwachsenen und besonders bei Frauen wird ADHS oft spät erkannt, weil es sich nicht "auswächst", wie lange angenommen wurde. Eva zum Beispiel hat die Symptome lange kompensiert - überdurchschnittliche sprachliche, logische und numerische Fähigkeiten haben ihr geholfen, viele Herausforderungen zu meistern, aber dabei auch sehr viel Energie verschlungen. Die späte Diagnose hat geholfen, die Vergangenheit zu verstehen und Strategien zu entwickeln, die ihr Leben nachhaltig verbessern.

Vor allem bei Frauen äußert sich ADHS oft anders als bei Männern: Während Jungen in der Regel im Alter von etwa 7 Jahren diagnostiziert werden, tritt ADHS bei Mädchen meist später auf, oft erst in der Pubertät. Das erschwert die Diagnose.

ADHS wird häufig durch drei Hauptsymptome definiert:

Diese Merkmale sind bei Männern und Frauen oft unterschiedlich stark ausgeprägt: Männer zeigen in der Regel mehr Hyperaktivität, während Frauen häufiger unter Unaufmerksamkeit leiden, was oft zu einer späten Diagnose führt.

ADHS bei Erwachsenen wurde erst in den 1970er Jahren ernsthaft erforscht. Diese Form äußert sich häufig durch

Ursachen und neurologische Besonderheiten

ADHS ist eine Regulationsstörung im Gehirn, bei der Neurotransmitter wie Dopamin zu schnell abgebaut werden, was zu Defiziten in Konzentration, Antrieb und Impulskontrolle führt. Obwohl ADHS häufig vererbt wird, können auch Umweltfaktoren wie die frühkindliche Entwicklung und familiäre Umstände eine Rolle spielen. Untersuchungen mit der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) zeigen, dass bestimmte Hirnregionen bei ADHS-Betroffenen schlechter durchblutet sind.

ADHS in der Wissenschaft: Besonderheiten in MINT-Fächern

Neurodivergente Menschen, darunter solche mit ADHS, bringen oft kreative Denkweisen und Fähigkeiten in den MINT-Bereichen (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften, Technik) mit. Studien zeigen, dass Jugendliche mit ADHS oft gute Leistungen in MINT-Fächern erbringen, wenn sie die richtigen Unterstützungsmechanismen erhalten. Die Forschung betont daher zunehmend, dass Menschen mit ADHS nicht nach traditionellen Maßstäben beurteilt werden sollten, sondern dass ihre Stärken gefördert werden müssen.

ADHS ist mehr als eine Ansammlung von Symptomen - es beeinflusst das Leben von Millionen von Menschen und bringt sowohl Herausforderungen als auch Stärken mit sich. Es ist wichtig, das Bewusstsein zu schärfen und Vorurteile abzubauen, um den Betroffenen zu helfen, ihre Stärken zu nutzen und erfolgreich zu sein. Ob in der Schule, im Beruf oder im Alltag - mit der richtigen Unterstützung und Aufklärung kann ADHS ein Ansporn und keine Einschränkung sein.

Die besprochenen Studien findet ihr hier:

Hier noch der Link zum Paper über das Dunkle Materie Experiment mit dem Akronym ADHD:

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In dieser Episode gehen Eva und Jana den gigantischen kosmischen Kollisionen im All nach. Was passiert wenn Sterne zusammenstoßen? Welche Energien werden frei gesetzt, wenn Neutronensternen kollidieren? Welche Rolle spielen Schwarze Löcher dabei und was sind eigentlich blaue Nachzügler? Diesen Fragen und noch viel mehr gehen wir dieses Mal nach.

Begrüßung & Einleitung:

Wir beginnen diese Episode mit der Gewinnspielauflösung:

Anlässlich des 2-jährigen Jubiläums von Cosmic Latte (das wir in CL036- Cosmic Latte hat Geburtstag gebührend gefeiert haben) geben Eva und Jana die Gewinner des Gewinnspiels bekannt und lösen das Rätsel auf.

Die Gewinner wurden bereits verständigt.

Space Monkey News

Eva hat mit 1. Oktober ihr eigenes Unternehmen, Space Monkey Podcasts gegründet. Mit ihrer Agentur für Wissenspodcasts, bietet sie Full-Service-Leistungen für Podcasts an, von der Idee über die Produktion bis zur Veröffentlichung.

Space News

Es gibt ein Update zum Wow!-Signal, das Eva und Jana in CL028 - Botschaften von Aliens und das Rätsel des WOW-Signals! besprochen haben: es gibt eine neue Erklärung des Signals von 1977, das als potenzielles Zeichen außerirdischer Intelligenz galt. Neuere Forschungen deuten auf ein astrophysikalisches Ereignis hin, bei dem eine Wasserstoffwolke durch eine starke Strahlungsquelle plötzlich aufleuchtete. Das Paper dazu könnt ihr unter diesem Link downloaden.

Sternenkollisionen

Das Hauptthema dieser Folge sind Sternenkollisionen.

Kollisionen in Kugelsternhaufen:

In den Zentren von Kugelsternhaufen sind Sterne so dicht gepackt, dass Kollisionen häufiger vorkommen. Während es im nahen Umfeld der Sonne etwa 0,1 Sterne pro Kubikparsec gibt, befinden sich im Zentrum eines Kugelsternhaufens zwischen 100 und 10.000 Sterne pro Kubikparsec. Dies führt zu einer höheren Wahrscheinlichkeit, dass Sterne zusammenstoßen oder miteinander interagieren. Ein bekanntes Phänomen, das durch solche Kollisionen entstehen kann, sind die sogenannten Blauen Nachzügler – Sterne, die heißer und leuchtkräftiger sind, als es für ihr Alter typisch wäre. Diese entstehen durch die Verschmelzung älterer Sterne, die einen neuen, massereicheren und heißeren Stern bilden.

Kollisionen in Doppelsternsystemen:

In Doppelsternsystemen können Kollisionen durch den Verlust von Orbitalenergie geschehen. Dies geschieht beispielsweise durch die Abstrahlung von Gravitationswellen oder durch Wechselwirkungen mit der umgebenden Materie. Der massereichere Stern kann während seiner Entwicklung die sogenannte Roche-Grenze überschreiten, was dazu führt, dass seine Masse auf den masseärmeren Begleiterstern übertragen wird. Dies kann schließlich zu einer Verschmelzung führen.

Abhängig vom Entwicklungsstadium der Sterne können dabei verschiedene Arten von Sternen entstehen, darunter:

Kollisionen mit kompakten Objekten:

Besonders spektakulär sind Kollisionen, bei denen kompakte Objekte wie Neutronensterne oder schwarze Löcher beteiligt sind. Diese führen zu extrem energiereichen Ereignissen wie Kilonovae oder Supernovae Typ Ia.

Novae: Im Gegensatz zu Supernovae handelt es sich bei Novae um wiederkehrende Helligkeitsausbrüche in Doppelsternsystemen (auf sehr unterschiedlichen Zeitskalen), bei denen ein weißer Zwerg Materie von einem Begleiterstern ansammelt. Wenn genug Wasserstoff auf der Oberfläche des weißen Zwergs akkumuliert wird, kann dies zu einer thermonuklearen Explosion führen. Diese Explosion wirft das angesammelte Material ab, ohne jedoch den weißen Zwerg oder den Begleiterstern zu zerstören.

Ein besonderes Beispiel für eine Nova ist T Coronae Borealis, eine Nova, die alle 78 bis 80 Jahre ausbricht. Der nächste Ausbruch wird noch in diesem Jahr erwartet.

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Einleitung

Der Sommer ist vorbei und wir blicken zurück auf Elka's Auftritte in den Medien, u.a. auch im österreichischen Fernsehen. Am Besten spricht es sich aber nach wie vor im Podcast!

Mondkolonie, Mondbesiedelung oder Mondstadt?

In dieser Episode sprechen Eva und Elka nicht nur über die Rückkehr des Menschen auf den Mond, wie sie im Rahmen der aktuellen Artemis-Mission der NASA geplant ist, sondern gehen einen Schritt weiter und fragen sich, wie eine dauerhafte Besiedlung des Mondes in der Zukunft aussehen könnte.

Bill Nye the Science Guy, Leiter der Planetary Society betont in diesem Kontext, dass wir dabei nicht von Kolonisierung des Mondes sprechen sollten, sondern stattdessen besser von Settlement, also Besiedlung. Während der Begriff Kolonisierung geschichtlich negativ behaftet ist, sollten wir hier neue Wege gehen - auch in sprachlicher Hinsicht. Näheres dazu kann in dem Artikel von Space nachgelesen werden.

Die Idee, den Mond zu besiedeln, ist noch gar nicht so alt, aber sie hat eine lange Geschichte. In der Literatur haben berühmte Schriftsteller wie Jules Verne oder Isaac Asimov schon früh ihre Gedanken dazu zu Papier gebracht.

Besiedlung des Mondes: Wie realistisch ist die Vision?

Nach der historischen Mondlandung 1969 ebbte die Begeisterung für bemannte Mondmissionen in den folgenden Jahrzehnten ab. Seit der letzten Mondlandung 1972 mit Apollo 17 hat kein Mensch mehr den Mond betreten. Doch nun plant die Menschheit die Rückkehr - und mehr noch: die dauerhafte Präsenz auf unserem Trabanten.

Werden wir eines Tages wirklich dauerhaft auf dem Mond leben können? Bisherige Mondmissionen, wie die der Apollo-Programme, beschränkten sich auf Kurztrips, bei denen sich die Astronauten nur wenige Tage auf der Mondoberfläche aufhielten.

Die Herausforderungen der Mondbesiedelung

Eine dauerhafte Besiedlung des Mondes ist mit großen Herausforderungen verbunden. Der Mond besitzt weder eine Atmosphäre noch ein Magnetfeld und ist damit der kosmischen Strahlung und extremen Temperaturschwankungen ausgesetzt. Während tagsüber auf dem Mond Temperaturen von bis zu +130°C erreicht werden können, sinken diese in der Nacht auf -160°C ab. Auch der Tag-Nacht-Rhythmus ist anders als auf der Erde: Ein Tag auf dem Mond dauert etwa 14 Erdtage, gefolgt von 14 Erdtagen Nacht.

Weitere Herausforderungen sind die geringe Schwerkraft, die nur etwa ein Sechstel der Erdschwerkraft beträgt, und der Mangel an Wasser. Dabei ist Wasser überlebenswichtig - ob als Trinkwasser, zur Sauerstoffgewinnung oder als potenzielle Energiequelle.

Wasser auf dem Mond!

Die Entdeckung von Wasser auf dem Mond in den letzten Jahrzehnten hat das Potenzial für eine Mondkolonie enorm erhöht. Während man früher davon ausging, dass der Mond völlig trocken ist, haben Missionen wie Chandrayaan-1 und der Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) in den 2000er Jahren Wasser in Form von Eis vor allem in den permanent beschatteten Kratern an den Mondpolen nachgewiesen. Im Jahr 2020 bestätigte das Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) die Existenz von Wasser auch auf der sonnenbeschienenen Mondoberfläche.

Strategische Orte für eine Mondkolonie

Zwei Regionen sind für eine Mondkolonie besonders geeignet: die Polregionen und die Äquatorregionen. Die Polregionen bieten durch ihre nahezu konstanten Lichtverhältnisse eine zuverlässige Energiequelle in Form von Sonnenenergie. Besonders interessant ist der Shackleton-Krater, der durch seine permanenten Eisvorkommen eine ideale Basis für eine Kolonie bieten könnte.

Die äquatorialen Regionen könnten wegen ihrer höheren Konzentration an Helium-3, einem potenziellen Energieträger, und ihrer besseren Erreichbarkeit von Interesse sein. Außerdem gibt es dort Gebiete wie Reiner Gamma, die über ein natürliches Magnetfeld verfügen, das den Sonnenwind ablenken könnte.

Technologien für eine Mondbasis

Für den Bau einer Mondbasis gibt es verschiedene Ansätze. Eine Möglichkeit besteht darin, Strukturen unter der Mondoberfläche zu errichten, um Schutz vor Strahlung und Temperaturschwankungen zu bieten. Auch natürliche Höhlen, so genannte Lavaröhren, könnten genutzt werden. Auf der Oberfläche könnten künstliche Magnetfelder und das Einbetten von Strukturen in Mondstaub zusätzlichen Schutz bieten.

Moderne Technologien wie der 3D-Druck ermöglichen es, Baumaterialien direkt aus dem Mondregolith herzustellen. Die In-situ Resource Utilization (ISRU) Technologie soll zudem lokale Ressourcen wie Wasser nutzen, um Atemluft und Raketentreibstoff vor Ort zu gewinnen.

Das Artemis-Programm: Der nächste Schritt zurück zum Mond

Mit dem Artemis-Programm strebt die NASA bis 2025 die Rückkehr von Menschen auf den Mond an, um dort langfristig eine dauerhafte Präsenz zu etablieren. Diese Missionen sollen den Grundstein für zukünftige Mondkolonien legen. Geplant sind unter anderem das Artemis Base Camp am Südpol des Mondes sowie die Raumstation Lunar Gateway im Mondorbit, die als Zwischenstation für Mondlandungen und zukünftige Marsmissionen dienen soll.

Die Besiedelung des Mondes ist dank internationaler Zusammenarbeit und technologischer Innovationen in greifbare Nähe gerückt. Mit den ehrgeizigen Plänen des Artemis-Programms könnte eine erste Mondbasis bereits in den 2030er Jahren Realität werden. Diese Entwicklungen markieren nicht nur einen Meilenstein in der Raumfahrt, sondern auch einen symbolischen Schritt der Menschheit als Ganzes, die jenseits nationaler Interessen gemeinsame Träume und Ziele verfolgt. Die Besiedelung des Mondes bleibt eine Vision, die dank neuer wissenschaftlicher und technischer Errungenschaften mehr als nur Science Fiction sein könnte.

Weiterführende Infos:

Mehr über die Pläne der NASA einer permanenten Mondbesiedlung kann in dem Folder NASA's Plan for Sustained Lunar Exploration and Development nachgelesen werden.

Auf ARTE gibt es die Dokumentation "Können wir auf dem Mond leben?" in ihrer Mediathek zu sehen.

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Einleitung

Dieses Mal dreht sich alles um den Mond und seine Entstehung. Denn obwohl uns der Mond so nahe ist, gibt er uns immer noch einige Rätsel auf. Selbst die Frage nach seiner Entstehung ist nicht vollständig geklärt. Eva wirft daher mit Jana einen genaueren Blick auf unseren Begleiter.

Vom Astronomy High zum Cyclers High

Läufer erleben ein High nach ihrem sportlichen Lauf, Jana spürt das Astronomy High wenn sie sich intensiv mit astronomischen Themen beschäftigen kann und Eva entdeckte das Cyclers High nach ihrem Raderfolg, dem Bezwingen des kleinen Hausberges. Sie berichtet zudem auch von ihrer neuen Radsport-Leidenschaft auf Zwift.

Mars Simulation beendet

Indoor-Sport haben auch die vier Menschen in der Marssimulation regelmäßig gemacht. Nach zwölf Monaten, ging die amerikanische Mission zu Ende: das Chapea-Programm simulierte in einem isolierten Habitat am Johnson Space Center 378 Tage eine Marsmission.

Die Entstehung des Mondes

Der Mond weist eine interessante Entstehungsgeschichte auf. Denn der Mond ist im Vergleich zur Erde außergewöhnlich groß. Er übertrifft sogar Merkur und ist der fünftgrößte Mond im Sonnensystem. Während die anderen terrestrischen Planeten entweder gar keine Monde (Merkur, Venus) oder nur sehr kleine, unregelmäßig geformte Monde (Mars) haben, bleibt die Größe und Existenz unseres Mondes ein Rätsel.

Theorien zur Mondentstehung:

Die Giant-Impact-Hypothese

Die am meisten akzeptierte Theorie ist die Giant-Impact-Hypothese. Vor etwa 4,5 Milliarden Jahren kollidierte die junge Erde mit einem marsgroßen Protoplaneten namens Theia. Dieser Einschlag führte dazu, dass große Mengen Material ins All geschleudert wurden, die sich zu einem Trümmerring um die Erde formten und schließlich den Mond bildeten. Diese Hypothese erklärt viele der Besonderheiten unseres Mondes. Zum Beispiel hat der Mond, im Vergleich zur Erde, einen sehr kleinen Eisenkern, da das meiste Eisen von Theia in den Erdkern gelangte. Außerdem ist das Mondgestein erstaunlich arm an flüchtigen Elementen, die bei den hohen Temperaturen des Impakts ins All entweichen konnten. Zudem weisen Untersuchungen der Sauerstoffisotope in Mondgestein eine fast identische Zusammensetzung wie das Gestein der Erde auf, was darauf hinweist, dass der Mond tatsächlich größtenteils aus Material der Proto-Erde besteht.

Die Zukunft der Mondforschung

Die Erforschung des Mondes ist noch lange nicht abgeschlossen. Künftige Missionen, wie die Artemis-Missionen, werden weitere Daten liefern, die uns helfen, die Entstehung des Mondes und seine Rolle in der Geschichte des Sonnensystems besser zu verstehen.

Unser Mond ist nicht nur ein treuer Begleiter der Erde, sondern ein Schlüssel zur Geschichte unseres Sonnensystems – ein Puzzle, das uns auch in Zukunft beschäftigen wird.

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Einleitung

Dieses Mal wirft Eva mit Elka einen Blick in die Geschichte der Raumfahrt. Davor berichtet Eva noch vom Flyby-Manöver von ESA JUICE. Denn am 20. August näherte sich die Sonde der Erde bis auf 6807km um Schwung für ihren Flug zum Jupiter zu holen, wo sie die eisigen Monde erforschen wird!

Eine kleine Geschichte der Raumfahrt

Im Hauptteil erzählt Elka von den ersten Schritten der Menschheit ins Weltall.

Der erste Amerikaner im All war Alan Shepard, der aber nur einen suborbitalen Flug unternahm. Erst 1962, zehn Monate nach Juri Gagarin, gelang es einem Amerikaner, die Erde zu umkreisen. John Glenn umkreiste in einer Mercury-Kapsel dreimal die Erde.

Die erste Frau im All war 1963 Valentina Tereshkova. Mit gerade mal 26 Jahren umrundete sie 49 Mal die Erde. Ihre Mission ist bis heute die einzige Solo-Mission einer Frau. Erst 20 Jahre später, 1983, flog die erste Amerikanerin, Sally Ride, ins All. Ein interessantes Bild der NASA auf ihre ersten Astronautinnen wirft das 1978 von der NASA entworfene Schminktäschchen, inklusive Lipgloss und Lidschatten.

NASA-Programme

Das Gemini-Programm (1965-1966) legte das Fundament für die zukünftige Raumfahrt und die Mondlandung. In dieser Phase wurden Raumfahrttechniken erprobt.

Das Apollo-Programm (1961-1972)

Die USA reagierten mit dem Apollo-Programm auf die Sowjetunion. Ihr ultimatives Ziel war es, einen Menschen auf den Mond zu bringen und sicher wieder zur Erde zurückzubringen. Dafür wurde die gewaltige Trägerrakete Saturn V entwickelt, die über genügend Schubkraft verfügte, um die neue Drei-Mann-Raumkapsel "Apollo" sowie eine Landefähre zum Mond zu transportieren.

Die ersten bescheidenen Raumstationen waren Saljut (UdSSR) und Skylab (USA). In den 1980er Jahren baute die Sowjetunion die berühmte Raumstation Mir.

1975 gab es das erste Mal eine gemeinsame Mission der UdSSR und der USA inklusive eines historischen Handschlags im All: das Apollo-Sojus-Projekt.

Die Space Shuttle-Ära (1981-2011)

Das Space Shuttle war die erste wiederverwendbare Raumfähre. Es spielte eine wesentliche Rolle beim Bau der Internationalen Raumstation (ISS), transportierte Satelliten und ermöglichte zahlreiche wissenschaftliche Experimente. Doch das Programm wurde auch von Tragödien überschattet: bei dem Challenger-Unfall 1986 und dem Columbia-Unfall 2003 kam jeweils die gesamte Besatzung ums Leben.

Die Internationale Raumstation (ISS)

Die ISS wird von fünf Raumfahrtagenturen betrieben: NASA (USA), Roskosmos (Russland), ESA (Europa), JAXA (Japan) und CSA (Kanada). Jede Organisation ist für ihr Modul zuständig, Vollbetrieb ist aber nur durch Kooperation möglich.

Beginn des Weltraumtourismus

2001 fliegt der erste Weltraumtourist ins All. Ein amerikanischer Milliardär reist für 20 Mio. Dollar zusammen mit zwei Kosmonauten zur ISS.

Gegenwart der Raumfahrt

Zur Zeit gibt es drei Raumfahrtnationen, die bemannte Missionen mit eigenen Raumfahrzeugen durchführen: Russland, USA und China. China betreibt seit 2021 eine ständig besetzte Raumstation. Indien bereitet mittlerweile auch bemannte Flüge mit dem Gaganyaa-Raumschiff vor.

Heutzutage hat die bemannte Raumfahrt neue Höhen erreicht. Private Unternehmen wie Blue Origin, das kurze suborbitale Flüge anbietet, sowie SpaceX und Boeing, die ISS-Zubringerflüge testen, arbeiten eng mit der NASA zusammen. Ihr Ziel ist es, Astronautinnen und Astronauten zur Internationalen Raumstation (ISS) zu transportieren und zukünftige Missionen zum Mond und Mars zu planen. SpaceX hat bereits mehrere erfolgreiche bemannte Flüge mit der Crew Dragon-Kapsel durchgeführt. Zusätzlich soll SpaceX ein Deorbit-Fahrzeug entwickeln, um die ISS im Jahr 2030 kontrolliert zum Absturz zu bringen.

Artemis Missionen

Die aktuelle Artemis-Mission der NASA verfolgt das Ziel, nach 1972 erneut Menschen auf den Mond zu bringen, eine dauerhafte Infrastruktur auf dem Mond zu errichten und eine Raumstation im Mondorbit zu bauen. Bei diesen Missionen soll 2026 erstmals eine Frau, Christina Hammock Koch, zum Mond fliegen!

Serientipp: For all Mankind, USA 2019-2024, zu streamen bei Apple TV+

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Einleitung

In dieser Episode beschäftigt sich Jana mit dem Ursprung der Symbole, die wir Menschen den Planeten zugeordnet haben.

Terraforming Venus

Inspiriert von Janas Erzählungen über die Venus in Cosmic Latte 35 geht Eva in dieser Folge der Frage nach, ob sich die Venus terraformen lassen könnte.

In der Science-Fiction ist das Konzept des Terraforming, also einen Planeten für uns Menschen mittels Technologie lebensfreundlich zu machen, längst angekommen. Der Begriff Terraforming wurde bereits in den 1940er Jahren von Jack Williamson erfunden und später von der Wissenschaft übernommen. Und Poul Anderson ließ bereits 1954 in "The Big Rain" die Venus zu einem lebensfreundlichen Planeten werden.

Die Ausgangslage ist dabei bei der Venus auf den ersten Blick jedoch äußerst schlecht: die Oberflächentemperatur liegt bei 460 Grad Celsius. Der Druck auf der Oberfläche ist 90-mal stärker als auf der Erde, da ihre Atmosphäre so dicht ist - diese besteht zudem fast komplett aus Kohlendioxid. Wenn wir auf der Venusoberfläche stehen würden, wäre das also in etwa so, wie wenn wir uns auf der Erde in über 900 Meter Meerestiefe aufhalten.

Die Frage, warum wir also die Venus terraformen sollten, ist daher durchaus berechtigt.

Was müssten wir auf der Venus ändern, um sie bewohnbar zu machen?

Um auf der Venus zu leben, müssten wir v.a. drei Dinge ändern, die uns momentan das Leben auf ihr nicht nur schwer sondern unmöglich machen:

Zunächst müssten wir die Oberflächentemperatur der Venus senken, von aktuell 464 Grad Celsius auf gemütliche 15 Grad.

Venus Terraforming in der Wissenschaft

In der Wissenschaft hat man sich erstaunlich viele Gedanken darüber gedacht.

Um das zu bewerkstelligen, könnte das Kohlendioxid durch chemische Reaktionen mit Oberflächengestein in Karbonatgestein umgewandelt werden. Immerhin ist auf der Erde ebenfalls viel CO2 im Gestein gebunden. Allerdings müsste man dafür absurd hohe Mengen an Magnesium und Kalzium auf die Venus zu bringen (die CO2 binden und es somit aus der Atmosphäre entfernen).

Eine weitere Idee sieht die Verwendung eines großen Schattenschildes vor, der im Lagrange-Punkt L1 zwischen Venus und Sonne platziert wäre. Dadurch könnte die Sonneneinstrahlung reduziert werden, damit der Planet so weit abkühlt, dass das Kohlendioxid als Trockeneis ausfriert.

Eine Alternative zu den oben genannten Methoden, die nicht nur aufwendig sondern auch sehr lange dauern, wären schwebende Habitate. Denn die Temperatur nimmt mit der Höhe ab. Dadurch ergibt sich auf einer Höhe von 54km ein sogenannter "sweet spot", bei dem die Temperatur laue 20 Grad beträgt und der Atmosphärendruck dem der Erde gleicht. Diese Tatsache, und die vorhandene Gravitation geben der Venus einen gehörigen Vorteil in Sachen Space Colony.

Aber es gibt euch jede Menge zusätzliche Herausforderungen: so müsste man jede Menge Wasser zur Venus bringen. Und dann gibt es auch noch die ätzenden Schwefelsäurewolken, die man irgendwie loswerden müsste.

Das Paper von Geoffrey Landis über Terraforming auf der Venus kann man hier nachlesen

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Einleitung

In dieser Folge spricht Eva wieder mit Drehbuchautor und Regisseur Peter Koller über Science-Fiction Filme. Im dritten Cosmic Latte Sci-Fi-Special sprechen wir über den Erstkontakt zwischen Menschen und Aliens.

Nachbesprechung Furiosa

Davor sprechen wir aber noch über den aktuellen Mad Max Film, "Furiosa", und den gemeinsamen Kinobesuch mit Hörern und Hörerinnen von Cosmic Latte.

Erstkontakt in der Science-Fiction

Der Film begegnet dem Thema des Erstkontakts durchaus sehr unterschiedlich. Peter beginnt mit seinem Lieblings-Erstkontakt-Film "Predator", der eine gewaltsame Erstbegegnung zeigt, in der eine militärische Einheit (u.a. mit Arnold Schwarzenegger) mit voller Feuerkraft auf ein unsichtbares Alien im Dschungel schießt. Wesentlich friedlicher und diplomatischer ist die Darstellung in anderen Filmen, wie etwa in einer von Evas Favoriten, Star Trek "First Contact", in dem die erste Begegnung der Menschheit mit den Vulkaniern geschildert wird.

"Krieg der Welten" und die rote Gefahr

In den Sci-Fi-Filmen der 1950er und 1960er Jahre über außerirdische Besucher, spiegeln sich politische Themen, besonders der Kalte Krieg wider. Deutlich wird dies etwa in "Der Tag, an dem die Erde stillstand", in dem der Alien Klaatu die Menschheit vor den Gefahren des Krieges warnt. Auch in „Krieg der Welten“ von 1953 kann der Angriff der Marsianer auf die Menschheit (obwohl von H.G. Wells ursprünglich nicht in der Absicht geschrieben) als Gefahr des Kommunismus bzw. der Sowjetunion gesehen werden, wie sie die USA wahrnahm. Ebenso wie in „Die Körperfresser kommen“, in der die USA von einer außerirdischen Rasse von innen infiltriert wird, und die Paranoia jener Zeit sehr gut reflektiert.

Kommunikationsprobleme

Ganz andere Probleme ergeben sich im Versuch mit einer anderen Spezies zu kommunizieren. In "2001: Odyssee im Weltraum" wird die Schwierigkeit der Kommunikation mit einer völlig fremden Spezies thematisiert, repräsentiert durch den mysteriösen Monolithen, der die Menschheit beeinflusst. Besonders deutlich wird dies in "Arrival" herausgearbeitet, der sich mit der Herausforderung befasst, die komplexe Sprache der Aliens zu entschlüsseln. Die Frage ist, ob es überhaupt möglich wäre, mit einer völlig fremden Spezies zu kommunizieren. Denn, obwohl wir Menschen auf dem gleichen Planeten wie z.B. Insekten leben, können wir nicht mit ihnen kommunizieren.

Gut vs. Böse

Natürlich ist die Begegnung zwischen Menschen und Aliens im Film stets von der Frage geprägt, ob es sich um freundliche oder bösartige Wesen aus dem All handelt. Während uns in "E.T." ein äußerst liebenswerter und guter Außerirdischer begegnet, finden wir in "Independence Day" eine klassische Alien-Invasion, bei der sich die Menschheit gegen die Bedrohung wehrt. Abhilfe bei der Einschätzung einer potentiellen Gefahr von Außen liefert die RIO-Skala: sie stuft die potenziellen Auswirkungen eines extraterrestrischen Signals auf die Menschheit ein. Diese Skala reicht von 0 (kein Signal) bis 10 (Raumschiffe im Orbit). Momentan steht die Skala auf 0.

Aliensignale

Sollen wir, als Menschen überhaupt den Versuch unternehmen, Kontakt mit einer fremden Spezies aufnehmen? Mit "SETI" (Search for Extraterrestrial Intelligence) und "METI" (Messaging Extraterrestrial Intelligence) entstanden durchaus Kontroversen um das aktive Senden von Signalen ins All. So warnte etwa Stephen Hawking vor den Gefahren eines solchen Kontakts. Carl Sagan hingegen sah die Sache optimistischer und glaubte, dass fortschrittliche Zivilisationen friedlich sein würden.

Solange wir aber weder einen tatsächlichen Kontakt noch den Beweis für außerirdisches Leben haben, können wir über die möglichen Auswirkungen auf die Menschheit nur spekulieren, wie ein tatsächlicher Erstkontakt das Selbstverständnis und die Kultur der Menschheit verändern würde und ob wir als globale Gemeinschaft in der Lage wären, angemessen darauf zu reagieren.

Die beinahe vollständige Liste der besprochenen Filme:

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Einleitung

Eva und Elka haben das Ö3-Podcast-Festival in Wien besucht. Neben interessanten Talks, sind wir dort auf einen Podcast gestoßen, der die Stimme seines Sprechers mittels KI reproduziert.

Venus: Feedback aus der Hörerschaft

Wir haben zahlreiches Feedback aus der Hörerschaft zur Episode über die Venus erhalten. Jana geht daher u.a. nochmal auf die besondere Herausforderung der hohen Temperaturen auf unserem Nachbarplaneten ein, und was das für künftige Venus- Missionen bedeutet, die auf der Oberfläche landen möchten.

Entstehung schwerer Elemente in einer Supernova

In dieser Folge diskutieren wir, woher die schweren Elemente wie Aluminium, Gold, Platin und Co. stammen und wie genau Supernova-Explosionen zur Bildung der Elemente beitragen, die wir im täglichen Leben verwenden.

Bis 1950 hielt sich die Vorstellung, dass die Elemente in ihrer heute beobachteten Verteilung bereits beim Urknall entstanden sind.

Das B²FH Paper "Synthesis of the Elements in Stars" von E. Margaret Burbidge, Geoffrey. R. Burbidge, William A. Fowler und Fred Hoyle aus dem Jahr 1957 gilt als bahnbrechend und legte den Grundstein für viele weitere Erkenntnisse. Ihre Arbeit beschreibt den Ursprung und die Verteilung der chemischen Elemente im Universum sowie die Entstehung von Elementen schwerer als Eisen. Sie erkannten, dass in den Sternen selbst "nur" Elemente bis hin zu Eisen entstehen können. Für schwerere Elemente braucht es andere Prozesse - zum Beispiel eine Supernova.

Eine Supernova ist ein gewaltiges kosmisches Ereignis, das das explosive Ende eines massereichen Sterns darstellt. Diese Explosion spielt eine entscheidende Rolle bei der Entstehung und Verteilung der chemischen Elemente im Universum.

Der Prozess beginnt mit der Erschöpfung des Brennstoffs im Inneren des Sterns, wobei Wasserstoff nacheinander zu Helium, Helium zu Kohlenstoff und schließlich zu Eisen fusioniert. Da die Eisenfusion keine Energie freisetzt, wird der Stern instabil. Der Eisenkern erreicht die Chandrasekhar-Grenze von etwa 1,4 Sonnenmassen, woraufhin der Druck der Elektronenentartung der Schwerkraft nicht mehr standhält und der Kern innerhalb von Sekunden kollabiert.

Bei diesem Kollaps verschmelzen Protonen und Elektronen zu Neutronen, wodurch ein extremer Neutronendruck entsteht. Dieser Druck führt zu einem Rückstoß, der die äußeren Schichten des Sterns nach außen schleudert und die eigentliche Supernova-Explosion auslöst. In dieser Phase entstehen durch schnellen Neutroneneinfang, dem so genannten r-Prozess, viele schwere Elemente, die im Periodensystem weiter oben stehen, wie Gold, Platin und Uran. Dieser Prozess erfordert extrem hohe Neutronenflüsse und Temperaturen, wie sie bei einer Supernova auftreten.

Nach der Explosion bleiben die Überreste des Sterns zurück, die zu einem Neutronenstern oder - bei noch massereicheren Sternen - zu einem Schwarzen Loch werden können. Die äußeren Schichten des Sterns bilden eine expandierende Supernova-Überrestwolke, die reich an neu entstandenen Elementen ist. Diese Überreste tragen zur Anreicherung des interstellaren Mediums bei und spielen eine wichtige Rolle bei der Entstehung neuer Sterne und Planetensysteme.

Weiterführender Link

Das Periodensystem mit den Entstehungsorten der Elemente ist aus diesem Buch:

Gewinnspiel

Wir feiern immer noch Geburtstag! Bis 31. Juli könnt ihr noch an unserem Gewinnspiel teilnehmen. Natürlich gibt es auch etwas zu gewinnen. Aber nur, wenn zuerst ein paar Fragen beantwortet werden, die zeigen, ob ihr in den bisherigen Folgen gut aufgepasst habt:

Schickt uns eure Antworten bis 31. Juli 2024 an [email protected] und mit ein wenig Glück gewinnt ihr das Buch "Alien Earths" von Lisa Kaltenegger.

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