Sternengeschichten

Sternengeschichten Folge 414: Terraforming am Mars

Heute geht es um etwas, das in Science-Fiction-Büchern immer wieder gemacht wird. Etwas, das in der Realität noch nie gemacht wurde und etwas, das trotzdem seit Jahrzehnten von der Wissenschaft erforscht wird: Terraforming. So bezeichnet man die absichtliche Umwandlung eines für Menschen unbewohnbaren Himmelskörpers so dass Menschen dort leben können. In unserem Sonnensystem gibt es nur einen Himmelskörper auf dem wir Menschen "einfach so" leben können, also ohne das wir spezielle Vorkehrungen treffen müssen. Nämlich die Erde. Überall sonst, auf dem Mond, auf dem Mars und den ganzen restlichen Planeten, Monden und Asteroiden können wir entweder absolut gar nicht leben oder nur wenn wir massive Schutzmaßnahmen treffen; wenn wir künstliche Habitate bauen, Raumanzüge tragen, alles was wir zum Leben brauchen von der Erde mitbringen, und so weiter.

Das ist unpraktisch, das ist aufwendig und das ist auch teuer. Sieht man mal davon ab, dass wir - ausgenommen die kurzen Ausflüge auf den Mond in den 1960er und 1970er Jahren - sowieso noch nie anderswo als auf der Erde rumgelaufen sind, sind das natürlich deprimierende Aussichten für die Zukunft. Zumindest dann, wenn wir uns die Zukunft so vorstellen wie in der Science Fiction; also eine Zukunft in der wir Menschen eben nicht nur auf der Erde leben. Es ist nicht unrealistisch, dass wir in der Zukunft ein paar Dutzend oder Hundert Menschen in künstlichen und vermutlich unterirdischen Habitaten auf dem Mond oder gar dem Mars unterbringen. Aber etwa den Mars besiedeln, also große Mengen an Menschen in einer halbwegs lebensfreundlichen Umwelt ein halbwegs normales Leben zu ermöglichen: Das scheint quasi unmöglich.

Dazu muss man sich den Mars nur mal ansehen. Die durchschnittliche Temperatur dort beträgt minus 60 Grad Celsius. Der Luftdruck auf dem Mars ist mehr als hundert Mal geringer als der Luftdruck auf der Erde und das bisschen "Luft" auf dem Mars besteht fast komplett aus Kohlendioxid. Auf dem Mars gibt es also so gut wie nichts, das man einatmen kann und das WAS man einatmen könnte, würde uns umbringen, wenn wir es tatsächlich einatmen. Die Temperatur auf dem Mars ist viel zu gering als dass dort flüssiges Wasser existieren könnte, weswegen dort auch keine Pflanzen wachsen oder irgendeine andere Art von Leben existieren kann. Ein paar Mikroorganismen vielleicht, die irgendwo tief im Marsboden stecken - aber definitiv keine Menschen.

Der Mars ist eine trockene, eiskalte Wüste die noch dazu völlig ungeschützt der gefährlichen kosmischen Strahlung aus dem All ausgesetzt ist, da der Planet im Gegensatz zur Erde kein Magnetfeld und keine dicke Atmosphäre hat, die davor Schutz bieten könnte. Der Mars ist also in seinem derzeitigen Zustand absolut lebensfeindlich. Das zu ändern ist genau das, was das Ziel von "Terraforming" ist.

Sieht man von diverser früher Science-Fiction-Literatur ab, dann findet man die erste echte wissenschaftliche Auseinandersetzung mit diesem Thema in einem Fachartikel aus dem Jahr 1961 in dem der berühmte Astronom Carl Sagan sich darüber Gedanken gemacht hat, wie man die Atmosphäre der Venus lebensfreundlicher gestalten kann. 1973 schrieb Sagan dann auch einen Artikel über mögliche Methoden den Mars zu terraformen. In den 1970er Jahren hat auch die NASA einige Studien zu dieser Frage durchgeführt und danach diverse andere Forscherinnen und Forscher.

Es würde zu weit führen, all das im Detail zu besprechen. Aber im Prinzip kann man beim Terraforming des Mars zwei grundlegende Phasen unterscheiden. Zuerst einmal muss man den Planeten irgendwie aufwärmen. Die Temperatur muss auf jeden Fall über den Gefrierpunkt des Wassers gehoben werden; ohne flüssiges Wasser auf der Oberfläche wird es nichts mit dem Terraforming. Und dann muss man die Zusammensetzung der Atmosphäre so verändern, dass sie für uns Menschen atembar ist.

Wie wärmt man einen Planeten auf? Vorschläge gibt es genug: Man könnte zum Beispiel riesige Spiegel im Weltall montieren um damit Licht und Wärme zum Mars zu leiten. Carl Sagan schlug 1973 vor, dunkles Material - also zum Beispiel Ruß oder Staub - von der Erde zum Mars zu transportieren und dort auf die Polkappen zu werfen. Die bestehen aus Eis - nicht nur aus gefrorenem Wasser sondern vor allem aus gefrorenem Kohlendioxid. Beides ist aber weiß und kann Licht daher recht gut reflektieren. Würde man es schaffen, die Polkappen dunkel zu färben, dann würden sie das Sonnenlicht absorbieren können und würden sich aufwärmen. Das Kohlendioxid würde auftauen, gasförmig werden und die Atmosphäre würde dichter. Eine dichte Atmosphäre aus Kohlendioxid würde - wie wir hier auf der Erde ja gerade erleben - einen Treibhauseffekt starten der zu einer Erwärmung des ganzen Planeten führt. Den gleichen Effekt könnte man auch erreichen, wenn man irgendwelche dunklen Algen auf dem Eis der Marspole wachsen lassen könnte. Oder einfach ein paar Asteroiden auf den Mars werfen könnte. So ein Asteroid enthält auch jede Menge gefrorenen Stoffe die sich beim Einschlag in der Marsatmosphäre verteilen würden. Vor allem Wasserdampf - ebenfalls ein starkes Treibhausgas - würde so in die Marsatmosphäre gelangen und zu einer Erwärmung führen.

Wir könnten es auch mit noch stärkeren Treibhausgasen probieren. Dazu gehören etwa die Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoffe oder FCKWs. Die kennen wir als die Gase, die in den 1980er Jahren die Ozonschicht der Erde ruiniert haben. Sie sind aber nicht nur schlecht für die Ozonschicht, sondern auch extrem starke Treibhausgase; viel stärker als Kohlendioxid, Methan, Wasserdampf oder alles was es da sonst noch so gibt. FCKWs entstehen aber nicht natürlich; wir müssten sie künstlich erzeugen und zum Mars bringen. Und das in enormen Mengen: Man schätzt, dass mindestens 40 Millionen Tonnen davon nötig sind um die Temperatur so weit zu erhöhen, dass die CO2-Gletscher der Marspole gasförmig werden. 40 Millionen Tonnen! Das ist dreimal so viel wie wir hier auf der Erde zwischen 1972 und 1992 produziert haben. Und abgesehen, dass wir kein Raumfahrzeug haben das auch nur annähernd in der Lage ist, solche Mengen an Material von der Erde zum Mars zu bringen würden diese 40 Millionen Tonnen - die wir sowieso nicht produziert bekommen - nicht mal reichen. Denn im Laufe der Zeit bauen sich die FCKWs wieder ab und man müsste jedes Jahr fast 200.000 Tonnen von dem Zeug nachliefern.

Aber tun wir mal so, als könnten wir den Mars irgendwie weit genug aufwärmen. Dann haben wir eine Atmosphäre die ein wenig dichter ist als jetzt. Und Menschen könnten vielleicht sogar ohne Druckanzug auf der Oberfläche des Mars rumlaufen. Aber diese Atmosphäre würde immer noch fast komplett aus CO2 bestehen. Wie kriegen wir das sortiert? Wir Menschen brauchen Sauerstoff zum Atmen; wir brauchen außerdem irgendein Gas wie Stickstoff, das uns nicht schadet und das den Großteil der Atmosphäre ausmachen kann, denn eine reine Sauerstoffatmosphäre wäre ebenfalls nicht sonderlich praktisch für Lebewesen. Sauerstoff ist ein Element das chemisch sehr gerne und schnell und oft mit anderen Elementen reagiert. Darum brennen Dinge ja auch so gut, wenn viel Sauerstoff in der Nähe ist. In einer reinen Sauerstoffatmosphäre würde es ständig brennen und auch aus diversen anderen biologisch-chemischen Gründen ist es nicht gut wenn wir zuviel davon haben.

Auf dem Mars gibt es zwar jede Menge Gase, die derzeit noch irgendwo gefroren als Eis oder im Gestein eingeschlossen rumliegen. Die gasförmig würden, wenn der Mars wärmer wird. Aber ob es auch genug dieser Gase gibt, so dass am Ende eine brauchbare Atmosphäre für uns daraus wird, wissen wir nicht. Je nach Schätzung reicht es oder reicht es nicht. Und es wäre sehr überraschend, wenn auf dem Mars plötzlich exakt die chemische Zusammensetzung auftaut die wir zum Leben brauchen. Das wird mit Sicherheit nicht so sein. Wir müssen selbst dafür sorgen, zum Beispiel in dem wir den Mars mit Pflanzen besiedeln, die in der Lage sind das CO2 in Sauerstoff umzuwandeln und so für einen dauerhaften Nachschub sorgen.

Schauen wir uns so einen Terraforming-Prozess mal an. Stellen wir uns vor, wie kriegen FCKWs auf dem Mars oder schaffen es vielleicht sogar, die direkt am Mars zu produzieren. Um den Mars so weit aufzuwärmen dass das gefrorene CO2 dort gasförmig wird, braucht es Energie. Ungefähr so viel Energie wie 10 Jahre an kontinuierlicher Sonnenstrahlung dort liefern kann. Könnte man diese 10 Jahre Sonnenenergie komplett nutzen, hätte man danach jede Menge CO2 in der Atmosphäre, die obersten 10 Meter des Marsbodens aufgetaut, ebenso wie eine circa 10 Zentimeter dicke Schicht aus Wassereis, die mit dieser Energie flüssig werden könnte. Aber natürlich kann man die Sonnenenergie nicht komplett nutzen. Wenn man von 10 Prozent nutzbarer Sonnenenergie ausgeht - was durchaus ambitioniert ist - dann würde es 100 Jahre dauern. Was aber nur der Anfang ist, man muss schon noch ein bisschen mehr Wärme in den Mars pumpen. Allein für das Aufwärmen des Mars muss man also ein paar Jahrhunderte einplanen. Und das gilt nur, wenn es dort überhaupt ausreichend CO2 gibt! Wenn wir den Mars um 20 Grad aufwärmen, reicht das, um das CO2 aufzutauen das in den Polen und im Boden steckt. Wenn das ausreichend viel CO2 ist, dann kann der einsetzende Treibhauseffekt dafür sorgen, dass der Mars immer wärmer wird. Reicht es nicht, dann muss man noch irgendwie mit Chemie, mit Bakterien oder anderen Methoden dafür sorgen, dass im Marsgestein gebundenes CO2 gasförmig wird. So oder so dauert diese Phase ein paar hundert bis ein paar tausend Jahre. Jetzt könnte man dort Pflanzen ansiedeln, die aus dem CO2 Sauerstoff machen. Pflanzen sind aber nicht so wahnsinnig effizient dabei Energie zu verwerten. Das heißt die Sauerstoffproduktion würde sehr lange dauern. Bis eine für Menschen atembare Atmosphäre entstanden wäre, müssten ein paar zehntausend bis hunderttausend Jahre vergehen.

Den Mars zu terraformen ist also prinzipiell nicht unmöglich. Es gibt kein Naturgesetz das dagegen spricht. Aber es würde extrem lange dauern. Es wäre kein nachhaltiger Prozess, da der Mars ein kleiner Planet ist und eine dichte Atmosphäre nicht dauerhaft halten kann. Egal welche Methoden wir einsetzen, wir müssten sie immer wieder einsetzen. Sieht man mal davon ab, dass so ein Terraforming absurd aufwendig, komplex und teuer wäre, dann scheint es kaum vorstellbar, dass wir Menschen so ein Projekt das mindestens ein paar Jahrtausende dauert, irgendwie hinbekommen. Wir kriegen es ja nicht mal hin, die Zusammensetzung der Atmosphäre auf der Erde zu korrigieren. Die haben wir mit dem menschengemachten CO2 in nur 150 Jahren ruiniert und um den so verursachten Klimawandel abzuwenden bzw zu korrigieren würden wir "nur" ein paar Jahrzehnte brauchen. Aber nicht einmal das schaffen wir ordentlich - es ist also zweifelhaft ob das Terraforming des Mars irgendwann etwas anderes sein wird als Science Fiction.

Und dann stellt sich auch die Frage: Sollten wir das überhaupt machen? Noch haben wir kein Leben auf dem Mars entdeckt. Aber es ist nicht unmöglich, dass da doch noch irgendwo Mikroorganismen leben. Und deren Welt würden wir durch ein Terraforming komplett zerstören. Haben wir das Recht, einen kompletten Planeten umzugestalten? Denn selbst wenn auf dem Mars überhaupt nichts lebt, ist er doch eine eigene Welt und eine einzigarte Welt die es so kein zweites Mal im Universum gibt. Vielleicht sollten wir lieber darüber nachdenken, wie wir diese Welt erforschen und verstehen können, anstatt sie kaputt zu machen.

Sternengeschichten Folge 413: Wie die Sonne nicht leuchtet

In dieser Folge der Sternengeschichten erfahrt ihr, wie die Sonne nicht leuchtet. Wie die Sonne ihre Energie produziert habe ich ja schon in den Folgen 168 und 169 erklärt; sehr ausführlich. Sie tut das durch Kernfusion, aber darum soll es ja heute nicht gehen. Sondern darum, wie sie ihre Energie nicht produziert. Und nein, das ist bei weitem keine so blöde Idee für ein Thema wie es klingt. Denn es hat erstaunlich lange gedauert bis wir herausgefunden haben, wie unser Stern funktioniert und auch wenn der Weg dorthin voll mit falschen Ideen ist, ist es ein sehr interessanter Weg auf dem man jede Menge lernen kann.

Die Sonne gehört ja zu den Himmelskörpern die man nicht erst extra entdecken muss. Übersehen kann man sie ja kaum wenn sie tagsüber unsere Welt erleuchtet. Aber mehr als dass da ein helles Licht am Himmel ist, das sich über diesen Himmel bewegt und immer wieder für eine gewisse Zeit verschwindet, wusste man lange Zeit nicht. Schon gar nicht, was die Ursache für ihr Licht ist. Zuerst - also in vorhistorischer Zeit; also in der Zeit vor ein paar Tausend Jahren die wir Bronzezeit oder Steinzeit nennen, musste man sich darauf beschränken, den Lauf der Sonne am Himmel der Erde zu verstehen. Dass es in Wahrheit gar nicht die Sonne ist die sich bewegt sondern die Erde, die sich um ihre Achse dreht, wusste damals niemand und es konnte auch niemand wissen. Man konnte nur das wissen, was man direkt sehen konnte. Und das war die Bewegung der Sonne am Himmel, die sich wunderbar dafür eignete, einen Überblick über die Zeit zu behalten. Auch darum soll es heute aber nicht gehen; wie das funktioniert hat, habe ich schon mal in Folge 89 erzählt.

Ein bisschen später, also um die Zeitenwende vor knapp 2000 Jahren herum stellte man im antiken Griechenland erste Vermutungen über die Größe zur Sonne und ihre Distanz zu Erde auf. Meistens waren die Resultate dieser Überlegungen weit von der Realität entfernt - aber immerhin fing man mal damit an, sich solche Gedanken zu machen und die Sonne als Objekt zu betrachten und nicht als Manifestation der Götter.

Und hier treffen wir auf Anaxagoras. Der Mann mit dem Namen der klingt wie aus einem Harry-Potter-Roman war ein griechischer Philosoph der im 5. Jahrhundert vor Christus lebte. Er war einer der ersten, der das Universum ohne Rückgriff auf Götter zu erklären versuchte. Im Gegensatz zu seinen Zeitgenossen stellte er sich die Sonne schockierenderweise nicht als Gottheit vor. Sondern als einen Stein. Einen sehr großen Stein; größer als die Peloponnes, also die griechische Halbinsel die Athen gegenüber liegt. Sie hat eine Fläche von circa 22.000 Quadratkilometer; ungefähr ein Viertel der Fläche von Österreich, ein Drittel der von Bayern oder die Hälfte der Fläche der Schweiz. Was aus damaliger Sicht wie ein wirklich großer Stein gewirkt haben muss. Und dieser Stein müsste glühendheiß sein, deswegen würde die Sonne leuchten. Das klingt ein wenig absurd, aber Anaxagoras war - zumindest was diese eine Sache angeht - quasi der erste Sonnenphysiker. Er wollte erklären wie die Sonne leuchtet und hat dafür nicht auf irgendeine religiöse-magische Erklärung zurückgegriffen, sondern auf ein natürliches Phänomen das er auch in seinem Alltag beobachten konnte- Dass er damit völlig daneben lag, schmälert seine Leistung ein wenig. Aber nicht viel. Man muss sich erst einmal trauen, so einen Gedanken zu haben - in einer Zeit, in der es allen anderen als vollkommen normal erscheint dass das leuchtende Ding am Himmel eine Gottheit ist, braucht man viel kreativen Erklärungswillen um sich eine andere Ursache auszudenken. Und gefährlich war es außerdem: Anaxagoras wurde angeklagt, weil er die Göttlichkeit der Sonne in Frage stellte und zum Tode verurteilt. Einflußreiche Freunde konnten ihn davor bewahren; aber er wurde verbannt und ins Exil geschickt - bis zu seinem Tod konnte Anaxagoras nicht mehr nach Athen zurück kehren.

In der Zeit nach der Antike ist jede Menge passiert. Forscher haben Sonnenflecken beobachtet; haben darüber spekuliert ob sich die Sonne um die Erde bewegt oder die Erde um die Sonne; sie haben darüber nachgedacht wie weit die Sonne weg ist, ob dort Götter oder Geister wohnen, und so weiter. Aber so interessant diese Geschichte sind - wir wollen uns mit der Energie der Sonne beschäftigen. Und springen daher gleich in die Neuzeit. Zu Beginn des 17. Jahrhunderts stellte Johannes Kepler seine Gesetze zur Bewegung der Planeten auf. Und kurz danach veröffentlichte Isaac Newton seine revolutionäre neue und mathematische Beschreibung der Welt, inklusive dem Gravitationsgesetz. Damit konnte Newton auch die Masse der Sonne berechnen. Zumindest im Prinzip. Er konnte auf jeden Fall das Verhältnis zwischen Erdmasse und Sonnenmasse bestimmen; um den absoluten Wert zu berechnen, also um sagen zu können dass die Masse der Sonne so und so viel Kilogramm beträgt hätte Newton den genauen Wert der Gravitationskonstante kennen müssen. Das ist eine Zahl die die Stärke der Gravitationskraft beschreibt; die man aber damals noch nicht gut bestimmen konnte. Newton musste also schätzen und er hat sich leider ein wenig verschätzt. Aber immerhin fing man langsam an, der Realität näher zu kommen. Die Sonne musste sehr viel größer und sehr viel schwerer als die Erde sein. Sie musste außerdem vermutlich ein Stern sein. Oder andersherum: Die vielen leuchtenden Punkte am Nachthimmel mussten ähnliche Objekte wie unsere Sonne sein - nur eben weiter weg weswegen wir sie schwächer leuchten sehen. Aber warum die Sonne leuchtet wusste man immer noch nicht so wirklich.

Wilhelm Herschel, der große Astronom der im 18. Jahrhundert den Planeten Uranus entdeckt hat, war der Meinung, die Sonne wäre erstens eine Kugel mit fester Oberfläche, zweitens relativ kühl und würde nur deswegen leuchten, weil sie von einer Schicht aus leuchtenden Wolken umgeben ist. Darüber hinaus war er der Meinung, die Sonne wäre bewohnt, wie ich in Folge 333 erzählt habe. Warum die Wolken leuchten, konnte er aber auch nicht erklären. Damals schwirrten jede Menge aus heutiger Sicht seltsame Ideen durch die Welt. Vielleicht enthalten alle Dinge irgendeinen mysteriösen "Wärmestoff" der von den Strahlen der Sonne aktiviert wird. Und dort wo viel Wärmestoff vorhanden ist, wird es heiß; wo es weniger davon gibt, bleibt es kühl. Die Anhänger dieser Theorie bezweifelten stark, dass es auf der Sonne heiß ist oder dass da gar irgendeine Art von Feuer brennen würde. Andere hatten die Idee, dass die Sonne eine elektrische Kugel ist, also quasi eine Glühlampe, die den Strom für ihr Leuchten durch ihre schnelle Bewegung durchs All erzeugt. Auch hier wäre die Sonne eher kalt und kein "Feuer". In einem physikalischen Nachschlagewerk aus dem Jahr 1798 konnte man damals lesen "Das Beste ist also wohl, aufrichtig zu gestehen, daß man von der Beschaffenheit, dem Stoffe und der Bewohnbarkeit des Sonnenkörpers gar nichts zu sagen wisse.".

Tja. Dann kam das 19. Jahrhundert und es kamen der Physiker Gustav Robert Kirchhoff und der Chemiker Robert Wilhelm Bunsen. Zwischen 1857 und 1863 entwickelten die beiden in Heidelberg das, was wir heute "Spektralanalyse" nennen. Also eine Methode, wie man Licht so untersuchen kann um herauszufinden, aus welchem Material das besteht, was das Licht aussendet und - unter anderem - welche Temperatur dieses Material haben muss. In der Realität ist es natürlich ein wenig komplizierter. Aber Kirchhoff und Bunsen stellten auf jeden Fall fest, dass das Sonnenlicht aus einer heißen, glühenden Umgebung kommen muss. Und stellten sich die Sonne als festes oder flüssiges, extrem heißes Objekt vor dessen glühende Oberfläche wir leuchten sehen. Gegen Ende des 19. Jahrhunderts konnte man die Sonne dann auch im Teleskop immer genauer beobachten; unter anderem die Sonnenflecken. Und aus der Untersuchung ihrer Bewegung konnte man feststellen: Die Sonne muss gasförmig sein.

Also eine sehr große, sehr schwere, sehr heiße Kugel aus Gas. Das ist schon ein wenig besser als ein glühender Stein der so groß wie eine griechische Halbinsel ist. Aber die Frage nach der Energie bleibt immer noch offen. Der deutsche Arzt Julius Robert Mayer hatte in der Mitte des 19. Jahrhunderts eine ziemlich gute Idee. Mayer war zwar Arzt - aber trotzdem einer der ersten, der den so enorm wichtigen "Ersten Hauptsatz der Thermodynamik" formuliert hat. Der in seiner einfachsten Version besagt: Energie muss immer erhalten bleiben. Energie kann sich zwar von einer Form in eine andere Form umwandeln. Aber nicht einfach verschwinden. Diese Idee wandte er auch auf die Sonne an und behauptete: Ständig fallen Asteroiden, Kometen und anderer Kleinkram in die Sonne. Diese Objekte sausen mit hohem Tempo durchs Sonnensystem. Sie haben also jede Menge Bewegungsenergie. Wenn sie auf die Sonne treffen, dann kann diese Bewegungsenergie nicht einfach verschwinden. Sie muss umgewandelt werden und zwar in Wärmenergie. Genau deswegen ist die Sonne so heiß und genau deswegen leuchtet sie auch!

Das ist keine blöde Idee. Die Sonne könnte so leuchten; wir wissen, das Asteroideneinschläge jede Menge Wärme produzieren. Aber damals wusste man auch noch nicht, wie alt die Sonne eigentlich ist. Und damit wusste man auch nicht, wie viel Energie die Sonne eigentlich benötigt. Wenn die Sonne nur ein paar tausend Jahre alt ist, dann kann man sich theoretisch auch eine gigantische Kugel aus Kohle vorstellen die halt zufällig durch irgendwas angezündet worden ist und seitdem vor sich hin brennt. Wenn die Sonne viel älter ist, braucht man allerdings eine Energiequelle die länger durchhält als ein bisschen Kohle. Mayers Theorie mit den Meteoriten könnte eine sehr alte Sonne jedenfalls nicht ausreichend mit Energie versorgen. Genau so wenig wie eine andere, ebenfalls nicht so blöde Idee, die von verschiedenen Leuten geäußert wurde; insbesondere aber von Hermann von Helmholtz und William Thompson, dem Lord Kelvin - beides sehr berühmte Physiker des 19. Jahrhunderts. Das Prinzip wird deswegen auch Kelvin-Helmholtz-Kontraktion genannt. Auch dabei geht es um die Umwandlung von Bewegungsenergie in Wärme: Wenn eine große Masse unter ihrer eigenen Schwerkraft in sich zusammenfällt, dann wird dabei Wärmeenergie frei. Das war für Kelvin die einzige plausible Energiequelle für die Sonne. Er hatte Daten über die Wärmemenge in der Erde benutzt um das Alter unseres Planeten abzuschätzen. Und ging davon aus, dass Erde und Sonne ungefähr gleich alt sein müssen. So kam er zu dem Ergebnis, dass die Sonne höchstwahrscheinlich ein paar Dutzend Millionen Jahre alt ist. So lange leuchtet keine chemische Energiequelle; also keine Verbrennung. Egal was man anzünden würde, nichts würde so lange brennen. Wenn die Sonne aber eine große Gaskugel ist und unter ihrem eigenen Gewicht langsam immer kleiner wird, würde das ausreichend Energie für ein paar Millionen Jahre liefern.

Was richtig ist. Der Effekt existiert; wir beobachten das zum Beispiel bei den Gasplaneten Jupiter und Saturn die genau mit diesem Mechanismus Wärme produzieren. Aber für die Sonne reicht es nicht. Denn die ist viel älter; genau so wie die Erde. Kelvin wusste damals noch nichts über die Radioaktivität des Gesteins im Inneren der Erde, die ebenfalls Wärme produziert. Deswegen war seine Schätzung falsch und radioaktive Methoden machten es dann im frühen 20. Jahrhundert möglich, das Alter der Sonne deutlich nach oben zu korrigieren.

Und im 20. Jahrhundert kam dann auch die Person, die uns endlich erklären konnte, wie die Sonne leuchtet. Albert Einstein und mit ihm die berühmteste Formel der Welt: E=mc². Energie und Masse können ineinander umgewandelt werden. Durch die Fusion von Atomkernen kann man Energie freisetzen, wie ich in Folge 363 der Sternengeschichten genauer erklärt habe. Und genau das macht die Sonne: Sie hat jede Menge Kerne von Wasserstoffatome und genau die fusioniert sie zu Helium. Kernfusion erzeugt JEDE MENGE Energie und die Sonne hat genug Wasserstoff um Milliarden Jahre lang damit zu leuchten. Ganz gelöst war das Problem aber immer noch nicht. Denn damit die Kernfusion funktioniert muss die Temperatur im Inneren der Sonne hoch genug sein. Das war sie aber nach allem was man damals wusste nicht.

Es brauchte auch noch die zweite große wissenschaftliche Revolution; ebenfalls mit ausgelöst durch Albert Einstein: Um die Energiequelle der Sonne zu verstehen war auch noch die Quantenmechanik nötig. Und ein komplett absurdes Phänomen das "Tunneleffekt" genannt wird. Den erkläre ich jetzt nicht im Detail. Aber die Kurzversion geht so: Wenn zwei Wasserstoffatome aufeinander treffen und nicht schnell genug sind, prallen sie einfach voneinander ab. Aber nicht immer! Weil laut Quantenmechanik ein Teilchen eben eigentlich kein Teilchen ist, sondern immer auch ein bisschen eine Welle (oder genauer gesagt: Halt weder Welle noch Teilchen sondern etwas, was keinen konkreten Ort hat), kann es sein, dass es doch mit der Fusion klappt. Man kann sich das so vorstellen wie eine Wand, die überwunden werden muss, damit zwei Atome fusionieren können. Sind die Atome schnell genug, können sie über die Wand hüpfen und sich treffen. Sind sie zu langsam, dann prallen sie von der Wand ab. Aber weil so ein Atom eben keinen konkreten Ort hat sondern immer ein bisschen durch die ganze Gegend "verschmiert" ist, ist es immer auch ein bisschen schon hinter der Wand. Das klingt schwer vorstellbar, ist aber so. Genau das besagen die Gesetz der Quantenmechanik und die sind im Experiment mehr als gut bestätigt. In unserem Bild würde das bedeuten: Wenn ein Atom oft genug auf die Wand zufliegt, wird es irgendwann einmal nicht zurückprallen sondern einfach durchfliegen. Die Wahrscheinlichkeit dafür ist enorm gering. Im echten Leben könnte man zum Beispiel einen Ball länger gegen eine Wand werfen als das Universum alt ist und hätte trotzdem so gut wie keine Chance, dass er irgendwann glatt durchgeht. Bei Atomen stehen die Chancen ein bisschen besser und vor allem gibt es in der Sonne ENORM VIELE Atome. Es passiert zwar nicht oft, aber bei so vielen Atomen ist immer eines dabei, bei dem es gerade klappt, obwohl es eigentlich zu langsam für eine Fusion wäre. In Summe reicht das, um ausreichend viele Atome fusionieren zu lassen, um die Sonne zum Leuchten zu bringen. Das konnte man 1929 nachweisen - komplett gelöst war die Sache aber immer noch nicht.

Denn es gibt verschiedene Wege wie man durch Kernfusion Energie produzieren kann. Auch hier spare ich mir die Details. Aber man wusste zwar, dass die Sonne Energie aus Kernfusion bezieht. Aber nicht, wie genau sie das tut, also auf welchem Weg und mit welchen Zwischenschritten sie aus Wasserstoff Helium macht. Man kannte die Möglichkeiten die in Frage kommen - wusste aber nicht, welche davon in der Sonne stattfand. Dazu hätte man ins Innere der Sonne schauen müssen, was nicht möglich war. Bis zu den 1960er Jahren: Da gelang es das erste Mal, Neutrinos zu messen, die aus dem Inneren der Sonne zur Erde gelangt waren. Neutrinos sind Elementarteilchen die ua bei Fusionsreaktionen erzeugt werden. Aber enorm schwer zu messen sind, wie ich in Folge 103 erklärt habe. Als man sie dann in den 1960er und 1970er Jahren doch messen konnte, konnte man auch zwischen den verschiedenen Fusionswegen unterscheiden. Die verschiedenen Arten der Kernfusion produzieren unterschiedliche Neutrinomengen und jetzt wusste man endlich, was in der Sonne abläuft (die Proton-Proton-Reaktion, aber das ist wieder eine andere Geschichte).

Vollständig geklärt ist die Sache immer noch nicht; es gibt noch das eine oder andere offene Detail. Aber im großen und ganzen haben wir ein recht gutes Verständnis davon wie die Sonne ihre Energie produziert. Zu sehen, wie lang dieser Weg war, ist aber dennoch instruktiv. Heute ist es Standardwissen, dass die Kernfusion die Energiequelle der Sonne ist. Aber die längste Zeit über haben wir genau das NICHT gewusst. Noch in den 1960er Jahren konnten wir nicht genau sagen, warum die Sonne leuchtet! Das kann man ruhig im Gedächtnis behalten. Das Wissen das uns heute selbstverständlich erscheint, mussten wir dem Universum meist mühsam entreißen…

Von nichts kommt nichts. Alles was es gibt muss irgendwo entstehen. Das gilt immer und auch für das Universum. Die spektakuläre astronomische Entstehungsgeschichte von Dingen wie Gold und Silber sind daher heute das Thema in der neuen Folge der Sternengeschichten.

Arrokoth klingt nach Science Fiction. Ist aber ein Asteroid. Den wir sogar besucht haben. Quasi aus Zufall und der Weg dorthin hat durchaus was sciencefictionartiges. Alles über den coolen Asteroiden erfahrt ihr in der neuen Folge der Sternengeschichten.

Der Physik-Nobelpreis 2020 wurde für die Entdeckung des supermassereichen schwarzen Lochs im Zentrum unserer Milchstraße verliehen. Dabei hat die Untersuchung der Bewegung von Sternen in unmittelbarer Nähe des Lochs eine wichtige Rolle gespielt. Einen dieser Sterne habe ich in meinem Buch "Eine Geschichte des Universums in 100 Sternen" beschrieben und zur Feier des Nobelpreises veröffentliche ich dieses Kapitel aus dem Hörbuch zum Buch als Bonus-Episode des Podcasts. Viel Spaß damit! (Und hört euch auch gerne nochmal Folge 306 der Sternengeschichten an, da habe ich die Story noch ein wenig ausführlicher erzählt)

Das Buch gibts hier (und überall sonst auch wo es Bücher gibt): https://amzn.to/2Ncyalh

Wo sind die Aliens? Das ist nicht nur ne Frage sondern sogar ein Paradoxon. Weil wir eigentlich merken sollten dass sie da sind, wenn sie da sind. Wo sind sie also, wenn es sie gibt? Oder hat sie der "Große Filter" weggefiltert? In der neuen Folgen der Sternengeschichten geht es um das "Fermi-Paradoxon"

Uranus steckt mitten in der literatischen Welt von William Shakespeare. Seine vielen Monde haben von dort ihre Namen bekommen. Und wir können von den Monden jede Menge darüber lernen, was man entdecken kann, wenn man nur genau schaut. Hört ihr der neuen Folge der Sternengeschichten.

Die Schwache Kernkraft ist irgendwas mit Radioaktivtät. Mehr kriegt man abseits der Fachliteratur selten erklärt. Es gibt aber enorm viel zu erzählen. Weil die schwache Kraft enorm wichtig für uns ist. Könnt ihr in der neuen Folge der Sternengeschichten erfahren.

Die beiden Raumsonden Pioneer 10 und 11 haben nicht nur das erste Mal Jupiter und Saturn besucht. Sondern uns auch vor ein höchst rätselhaftes Rätsel gestellt: Warum bleiben sie nicht auf ihre Bahn? Die Antwort erfahrt ihr in der neuen Folge der Sternengeschichten.

Alte Folgen der Sternengeschichten und ein neuer Podcast über das Universum

Hallo liebe Freundinnen und Freunde der Sterne und der Sternengeschichten. Bevor es morgen wie jeden Freitag eine neue Folge gibt, wollte ich mich kurz mit einem Service-Hinweis melden. In letzter Zeit werde ich immer wieder gefragt, was denn mit den alten Folgen der Sternengeschichten los ist. Die seien teilweise nicht mehr abrufbar. Das stimmt und das stimmt nicht. Es kommt ganz darauf an, wie ihr den Podcast hört. Im Juli 2020 wurde Folge Nummer 400 der Sternengeschichten veröffentlicht. Danach gab es bei manchen Apps Probleme, neue Folgen abzurufen. Weil manche nicht damit klar kommen, wenn ein Podcast mehr als 400 Folgen enthält. Ich musste daher das System so umstellen, dass immer nur die 300 aktuellsten Folgen verfügbar sind. In dem Fall sieht man die alten Folgen tatsächlich nicht mehr. Wenn das bei euch auch so ist, lässt sich das Problem aber einfach lösen. Ihr müsst dann nur den Feed ändern, über den ihr den Podcast abonniert habt. Vom alten Feedburner-Feed auf die neue Adresse https://sternengeschichten.podigee.io/feed/mp3 Dort sind weiterhin alle Folgen verfügbar.

Wenn ihr jetzt verwirrt seid, weil ihr nicht wisst, was das mit dem Feed soll, dann hört ihr den Podcast vermutlich über eine App wie Spotify, Apple Podcasts oder Deezer und müsst euch um gar nichts kümmern weil da alles automatisch geht und auch dort alle Folgen verfügbar sind; ebenso wie auf dem Sternengeschichten-Kanal auf YouTube. Es gibt allerdings auch Podcast-Anbieter über die man die Sternengeschichten hören kann, auf die ich keinen Einfluss habe, Podbean zum Beispiel. Die verwenden immer noch den alten Feed und ich kann dort nicht auf den neuen Feed umstellen. Sorry.

Es sind aber sämtliche Folgen der Sternengeschichten vorhanden; keine Sorge. Das wird auch weiterhin so sein. Und wer gerne noch mehr noch länger etwas über das Universum erzählt bekommen möchte kann einfach mal den neuen Podcast "Das Universum" anhören. Der erscheint seit Juni jeden zweiten Dienstag. Die Astronomin Ruth Grützbauch und ich plaudern darin jeweils circa eine Stunde über das, was im Universum so abgeht. Und beantworten vor allem eure Fragen zur Astronomie. Den Podcast könnt ihr überall dort hören, wo ihr Podcasts hört. Alle weiteren Informationen dazu gibt es unter dasuniversum.at. Viel Spaß damit und viel Spaß mit der nächsten Folge der Sternengeschichten.