Ist die Erde wirklich ein unbedeutendes Staubkorn im Weltall?

Das Prinzip der Mittelmäßigkeit besagt dass unsere Position im Weltall und deren Begebenheiten mittelmäßig und gewöhnlich sind, und dass wir aus diesem Grunde nicht annehmen sollten, dass wir in irgend einer Weise privilegiert seien, oder dass das Universum mit der Absicht geschaffen wurde, Wesen wie uns oder etwas ähnliches zu produzieren.

Edwin Hubble zeigte dass unsere Michstraße, die einschließlich unserer Sonne über 100 Milliarden Sterne enthält, nur ein winziger Lichtpunkt im Universum war.

Wenn es nicht etwas ganz besonderes wenn nicht sogar wundersames mit unserem Sonnensystem und der Erde auf sich hat, wenn es sich hier nicht um etwas absolut ungewöhnliches handelt, dann muss das was hier geschehen ist, in der Geschichte des Universums häufig vorgekommen sein.

Sind bewohnbare Planeten selten oder gewöhnlich im Universum?

Es gibt zwei Seiten der Medallie: auf der einen haben wir die Anzahl der Sterne, der Versuche, sozusagen; auf der anderen sind die Faktoren. Es benötigt eine Menge von Faktoren um einen bewohnbaren Planeten und Planetensystem zu erzeugen.

Diese für die Bewohnbarkeit der Erde notwendigen Faktoren wurden zum Brennpunkt tiefgehender Untersuchungen.

Die Gesetze der Physik und der Chemie die in jedem Labor auf der Erde vorherrschen gelten überall im Sonnensystem, in der Galaxie und in vielen Fällen selbst in den am weitesten gelegenen Galaxien die wir sehen können.

Es herrschen in der Tat unveränderliche physikalische Gesetze im Universum die sich auf das gesamte Universum beziehen und sich nicht nur auf einen Ort beschränken.

Die für komplexes Leben auf der Erde notwendigen Faktoren sind gleichsam die besten Parameter in der Suche nach anderen bewohnbaren Planeten im Universum.

Ernsthafter Dialog über jene Faktoren beginnt bei einer Voraussetzungen: flüssigem Wasser. Die chemischen Eigenschaften von Wasser eignen sich hervorragend für Leben auf Kohlenstoffbasis.

Diese Eigenschaften beinhalten die Fähigkeit des Wassers, die für lebende Organismen notwendigen chemischen Nährstoffe aufzulösen und zu transportieren, sowie seine unübertroffene Fähigkeit, Sonnenwärme zu absorbieren, ein lebenswichtiger Schritt in der Regulierung der Erdoberflächentemperatur.
In seiner flüssigen Form ist Wasser eine aussergewöhnliche Substanz. Und seine Existenz hängt von einem weiteren Faktor ab der für komplexes Leben unentbehrlich ist: der Distanz eines Planeten von seiner Sonne.

Es ist so wie sie im Immobiliengeschäft sagen: "Lage ist alles."

Bewohnbare Planeten befinden sich in dem was wir die habitable Zone nennen. - Nicht zu heiß, nicht zu kalt, sondern gerade richtig, und damit meine ich genau richtig für Wasser.

Ein Hauptmerkmal einer bewohnbaren Zone ist flüssiges Wasser. Ist es zu heiß, verdampft das Wasser, ist es zu kalt wie auf dem Mars, gefriert es.

Die bewohnbare Zone in unserem Sonnensystem ist relativ schmal. Sie beginnt ausserhalb der Umlaufbahn der Venus und endet kurz vor der Umlaufbahn von Mars. Befände sich die Erde nur 5% näher an der Sonne, würde sie Opfer des selben Schicksals wie Venus: eines ausser Rand und Band geratenen Treibhauseffekts mit einer Temperatur von nahezu 500° Celsius.
Befände sich die Erde andererseits 20% weiter weg von der Sonne, würden sich Kohlendioxidwolken in ihrer äusseren Atmosphäre bilden, die den Zyklus von Eis und Kälte hervorrufen würden, der den Mars steril macht.

Flüssiges Wasser ist eine Voraussetzung für Leben, aber nicht die einzig notwendige. Schließlich könnte es Wasser unter der gefrorenen Oberfläche des Mars geben, oder unter der von Jupiters Mond Europa. Aber die Wahrscheinlichkeit dass dort komplexes Leben herrscht ist extrem gering. Die Rezeptur komplexen Lebens ist weitaus komplizierter als, "Wasser hinzufügen."

Tief im Erdinnern produziert die Rotation von flüssigem Eisen ein schützendes Magnetfeld, das eine weitere Voraussetzung für komplexes Leben darstellt. Wäre unser Planet kleiner, wäre sein Magnetfeld schwächer, was dazu führen würde, dass die Sonnenwinde unsere Atmosphäre fortreissen würde, und die Erde in eine tote, unfruchtbare Welt ähnlich der auf dem Mars verwandeln würde.

Vom Weltall aus betrachtet leuchtet die Erdatmosphäre wie ein dünnes, blaues Band aus Licht das weniger als ein Prozent vom Durchmesser der Erde darstellt. Sie besteht aus einer Mischung von Stickstoff, Sauerstoff und Kohlendioxyd. Das Resultat ist eine Atmosphäre die uns ein gemäßigtes Klima und Schutz vor der Sonnenstrahlung versichert, sowie die korrekte Kombination von Gasen die für die Existenz von flüssigem Wasser und komplexem Leben notwendig sind.

Für einen Planeten wie die Erde ist unser Mond groß. Unser momentaner Wissensstand besagt: Ohne den Mond gäbe es uns auch nicht.

Mit einem Fünftel der Größe der Erde hält die Anziehungskraft des Mondes die Neigung der Erdachse stabil bei 23,5°. Dadurch werden uns relativ gemäßigte Jahreszeitenwechsel gesichert, sowie das einzige Klima in unserem Sonnensystem das mild genug ist um die Existenz von komplexen lebenden Organismen zu gewährleisten.

Wenn wir dort draussen Leben finden, und vor allem komplexes, intelligentes Leben, dann wird es in der Nachbarschaft eines Sternes ähnlich unserer Sonne sein.
Wenn die Sonne kleiner wäre, wie 90% der Sterne in unserer Galaxie, wäre die habitable Zone kleiner. Um innnerhalb ihrer Grenzen zu bleiben, müsste sich die Erde näher an ihrer Sonne befinden. Dort würde die höhere Anziehungskraft die Erdumdrehung in Synchronisation mit ihrer Umlaufbahn versetzen. Während eine Seite der Erde konstant der Sonne zugewandt wäre, und damit erhöhter Strahlung von Sonneneruptionen ausgesetzt wäre, läge die andere Hälfte unter einem Mantel konstanter eisiger Kälte. Es ist unwahrscheinlich, dass komplexe Lebensformen solch drastische Temperaturunterschiede tolerieren könnte.

Eine ganze Reihe von Dingen liefen genau richtig auf der Erde um komplexe Lebensformen hervorbringen zu können.

Die Anzahl an notwendigen Faktoren die aufgestellt wurden, ist gewachsen. Momentan sind es um die 20.

Wir haben herausgefunden, dass wir die richtige Lage in der Galaxie benötigen, innerhalb der habitablen Zone eines Sonnensystems und innerhalb eines Planetensystems mit Planeten die groß genug sind um die inneren Planeten von zu vielen äußeren Auswirkungen abzuschirmen, in der Umlaufbahn eines Sterns der nicht zu kühl oder zu heiß ist, und auf einem Planeten der einen Mond hat der die Neigung der Erdachse stabil hält, ein Planet, der eine Kruste hat die dick genug ist um Plattentektonische Aktivität zu unterstützen, der heiß genug ist um durch die Rotation seines Kerns aus flüssigem Eisen ein Magnetfeld zu erzeugen, mit einer Atmospäre die genügend Sauerstoff enthält damit komplexe Organismen überleben können, und genug Wasser und genug Kontinenten für eine Vielfalt an Lebensarten oder eine aktive Biosphäre die wir brauchen um komplexe Lebensformen wie uns selbst zu unterstützen. All diese Faktoren müssen gleichzeitig an einem Punkt in der Galaxie erfüllt werden wenn wir einen Planeten wollen der so bewohnbar wie die Erde ist, Voraussetzung für komplexes oder selbst technologischen Leben.

In dem Versuch, die Wahrscheinlichkeit des gleichzeitigen Eintreffens dieser Faktoren zu berechnen, haben manche Forscher Gleichungen aufgestellt in denen jedem für komplexes Leben notwendigen Faktor ein großzügiger Wahrscheinlichkeitsfaktor von 1:10 zugesprochen wurde.

Wenn jede Voraussetzung zur selben Zeit erfüllt sein muss, muss man die Wahrscheinlichkeitsfaktoren miteinander multiplizieren, und daher wird das Endresultat so klein: wir haben 10% hiervon und 10% davon, und da ist man schnell bei einer sehr geringen Wahrscheinlichkeit. Diese Zahl muss man dann mit der Anzahl an Sternen vergleichen. 100 Milliarden ist eine sehr große Zahl, aber ein Tausendstel eines Billionstels verringert die Wahrscheinlichkeit immens.
Was diese Wahrscheinlichkeitsrechnungen uns sagen ist, dass so etwas normalerweise nicht passiert oder dass es sehr unwahrscheinlich ist, dass es in der Galaxie vorkommt. Und das ist die Richtung in die uns die Ergebnisse führen.

Es gibt viele potenzielle Resourcen in der Galaxie, aber auf der anderen Seite sind da all die benötigten Faktoren, die alle genau richtig sein müssen, um nur einen bewohnbaren Planeten zu erlangen. Und das bringt mich zu dem Schluss dass wir etwas seltenes in der Galaxie sind.

Die Umweltbedingungen eines Planeten die komplexe Kreaturen wie Menschen, Pfanzen und Tiere ermöglichen sind in der Tat selten. Die Erde ist also ein ziemlich besonderer Ort.

Obwohl relativ primitive Lebensformen wie Mikroben häufig im Universum vorkommen mögen, sind Planeten mit hochentwickelten Lebensformen äusserst selten.

Unser gesamtes Universum ist dem Leben gegenüber ziemlich feindselig gestimmt. Wenn man alle uns bekannten Gebiete des Universums miteinander vergleicht, so ist die Erde unvergleichbar.
Wir leben in einem ganz besonderen Umfeld das uns mit allem versorgt was wir brauchen: Luft, Nahrung, einen stabilen Zustand... Die Erde ist fass wie ein einziger gigantischer Organismus in dem alle Systeme auf solche Weise zusammen arbeiten die es der Tierwelt ermöglicht zu überleben.
Wir haben in der kosmischen Lotterie gewonnen. Unser Planet hat Glück gehabt. Wir befinden uns an einem höchst privilegierten Ort.

Wenn die Erde zu einem bestimmten Zweck existiert, gibt es einen Weg das herauszufinden?

Die Sonne ist 400x größer als der Mond, aber auch gleichzeitig 400 mal so weit entfernt...
Wir haben hier also eine Begebenheit die Menschen seit Jahrhunderten bemerken, aber als Zufall abschreiben.

Das Phänomen der völligen Sonnenfinsternis waren sozusagen die Spitze des Eisbergs, der erste von einer ganzen Reihe von Belegen die uns befähigen zu beurteilen ob das Universum das Resultat einer Laune des Schicksals oder eines willkürlichen Vorgangs ist, oder ein beabsichtigtes Ergebnis eines Schemas oder Plans.



Eine vollständige Sonnenfinsternis ist ein wundersames Ereignis, da sie uns gestattet, die Beschaffenheit der oberen Schichten der Sonnenatmosphäre zu messen.

Während einer Sonnenfinsternis passt der Mond so perfekt über die Sonne, dass er ihr blendendes Licht abschirmt und somit Astronomen einen Blick auf die Atmosphäre der Sonne verschafft, der sonst unmöglich zu erhaschen ist. Während dem Punkt der Totalität wird der rosa schimmernde Bogen der Chromosphäre, die innerste Schicht der Atmosphäre, sichtbar, und mit ihr erscheint ein regenbogenartiges Band, das man das Flash-Spektrum nennt, wenn man die Sonne durch ein Prisma betrachtet.
Die Finsternis von 1870 führte zur Einsicht in die Struktur der Sonnenchromosphäre und zur Entdeckung von Helium, dem zweithäufigsten Element im Universum.

Das Spektrum ist wahrscheinlich die ergiebigste Informationsquelle über die Sonne, die wir besitzen.
Und es war während einer Anzahl historischer Eklipsen, dass Astronomen herausfanden, wie das Sonnenspektrum produziert wird. Und sie waren nur in der Lage dies herauszufinden aufgrund der bestimmen Umstände die während einer Sonnenfinsternis erzeugt werden. Man benötigt eine ziemlich exakte Anpassung des Mondes an die Sonne, so dass die Chromosphäre sichtbar bleibt, und diese Einblicke die uns die Eklipsen des 19. Jahrhunderts gewährten, gestattete Astronomen endlich herauszufinden wie die Spektren von entfernten Sternen produziert werden und riefen somit die Astrophysik in's Leben. Es gestattete uns zu verstehen wie andere Sterne operieren, da sie ja auch nur von uns weiter entfernte Sonnen sind.

Am 29.Mai 1919 fotografierte ein Team von Wissenschaftlern unter der Leitung des britischen Astronomen Arthur Eddington die Sonne und ihr nahegelegene Sterne im Hyades Sternenhaufen während dem Punkt der Totalität einer Sonnenfinsternis. Spätere Analysen der Fotos bestätigten, dass die Schwerkraft der Sonne das Licht ferngelegener Sterne die sich in Richtung Erde bewegten in dem Winkel verbog den Albert Einstein vorhergesagt hatte. Einsteins Relativitätstheorie, die unser Verständnis des Universums revolutioniert hatte, wurde während einer Sonnenfinsternis bestätigt.

Dieses Experiment war nur möglich gewesen, weil diese Sterne nur während einer Sonnenfinsternis sichtbar werden. Das sind Meilensteine in der Geschichte der Wissenschaft. Und der beste Ort im gesamten Sonnensystem von dem aus man eine Sonnenfinsternis beobachten kann, ist die Erdoberfläche.
Ich habe die Umstände bei Eklipsen auf anderen Planeten und von 65 Monden berechnet, und es ist tatsächlich so, dass der Ort an dem es Beobachter gibt auch der mit den besten Eklipsen ist.

War dies nur eine verirrte Laune der Natur oder ein Blick auf ein grundlegendes Prinzip und Schema das auf das gesamte Universum zutrifft?

Was wenn jene Faktoren die einen Planeten bewohnbar machen, diesen Planeten gleichzeitig zu einem Ort machen an dem man die besten wissenschaftlichen Entdeckungen machen kann? Was wenn die Positionen im Weltall, die kompatibel sind mit Betrachtern wie uns selbst, gleichzeitig die am besten für Beobachtungen geeignete Lage hätten?

Die selben glücklichen Umstände denen wir unsere Existenz verdanken, gewähren uns auch die besten Voraussetzungen dafür, wissenschaftliche Entdeckungen zu machen.

Man benötigt eine bestimmte Mixtur von Elementen um eine komplexe Biosphäre wie die unsere zu unterstützen, nicht einfach jede beliebige Atmosphäre.

Innerhalb der Familie der Sonne von 70 Planeten und Monden, ist die Erde einer von 7 Körpern, die in eine dicke Gasschicht gehüllt sind. Jedoch von diesen 7 kann nur die Erde komplexes Leben beherbergen, und nur die Atmosphäre der Erde ist durchsichtig.

Wenn die Voraussetzungen für Bewohnbarkeit und wissenschaftliche Entdeckungen an den gleichen Orten auftauchen, dann erhält man Umstände wie sie auf der Erde herrschen: Eine Atmosphäre die komplexe Lebensformen wie uns unterstützt, und gleichzeitig wissenschaftliche Entdeckungen des Universums um uns herum ermöglicht.

Auf ihrer Reise durch das All wird die Erde von kosmischer Strahlung bombardiert die von der der Sonne und anderen Himmelskörpern, einschießlich Supernovas in entfernten Galaxien abgesondert wird. Sie erreicht unseren Planenten in Wellenlängen bekannt als Radiowellen, Mikrowellen, Infrarot, Licht, Ultraviolett, Röntgenstrahlen, und Gammastrahlen und gemeinsam bilden sie das elektromagnetische Spektrum.
Fast alle dieser Wellenlängen sind für das menschliche Auge unsichtbar und entweder schädlich oder nutzlos für organisches Leben. Und doch erweist sich innerhalb dieses Spektrums von Frequenzen ein winziger Anteil an Strahlung als lebenswichtig für Pflanzen, Tiere und Menschen.

In anderen Worten, nur ein geringer Teil des elektromagnetischen Spektrums ist für Lebensprozesse wie die Photosynthese verwendbar. Es ist nicht so als ob das Leben sich so entwickelt haben könnte dass es Gamma- oder Röntgenstrahlen verwenden würde. Es stellt sich jedoch heraus, dass derselbe geringe Anteil des Spektrums der für das Leben notwendig ist, gleichzeitig den prägendsten Anteil der verschiedenen Strukturen die wir im Universum um uns herum beobachten darstellt.

Diese spezifischen Frequenzen, die es Pflanzen ermöglicht, Nahrung herzustellen und Astronomen, den Kosmos zu erkunden, repräsentieren weniger als ein Billionstel von einem Billionstel der Bandbreite elektromagnetischer Absonderungen des Universums. Glücklicherweise ist das die Art von Licht von der unsere Sonne reichlich produziert und gleichzeitig am leichtesten den filternden Schild unserer Erdatmosphäre durchbricht um zur Erdoberfläche zu gelangen.

Es ist etwas, was man kaum vom Zufall erwarten würde, so etwas zu produzieren.

Genauso wie unsere Lage im Sonnensystem für Leben optimiert wurde, so trifft es auch auf unsere Lage in der Galaxie zu.

Während ein schwarzes Loch, explodierende Sterne und tödliche Strahlung komplexes Leben in der Nähe des galaktischen Zentrums so gut wie unmöglich machen würde, präsentiert der äussere Teil der Milchstraße weitere Herausforderungen für die Suche nach bewohnbaren Regionen.

Es gibt dort wahrscheinlich nicht genug schwere Elemente die für die Entstehung von Planeten von der Größe der Erde notwendig wären, um Leben zu unterstützen.
Es gibt also einen goldenen Mittelweg zwischen dem gefährlichen Zentrum der Galaxie und ihrer äusseren Regionen. Es gibt definitiv Regionen innerhalb der Galaxie in der es keine Zivilisationen geben könnte weil sie zu gefährlich sind oder zu wenig schwere Elemente besitzen.
Selbst innerhalb der habitablen Zone der Galaxie befinden sich die gefährlichen Spiralarme, in denen die meisten Supernovas undSternbildungen stattfinden.

Eine wünschenswerte Position wäre ausserhalb der Spiralarme, in der idealen Region der Galaxie.

Und es scheint als ob es genau dort ist, wo sich die Erde befindet.

Lage ist alles, und wir befinden uns an jenem speziellen Ort in der Galaxie in der optimale Voraussetzungen für Bewohnbarkeit herrschen, Bedrohungen minimiert werden und wir genug Grundbausteine für eine Erde haben.

Ausserdem befindet sich die Erde in der bestgeeigneten Lage unserer Galaxie für astronomische Beobachtungen.

Auf der Erdoberfläche befinden wir uns wirklich in der optimalen Position um sowohl die nahegelegene Struktur der Milchstaße zu beobachten, als auch den fernen Kosmos als Ganzes.

Ohne so etwas wie die Schwerkraft, die Materie zusammenhält, gäbe es keine Planeten, keine Sterne und keine komplexen Organismen. Ohne die starke Wechselwirkung gäbe es nichts was Protonen und Neutronen in einem Nukleus zusammenhält, und somit gäbe es keine Atome, also auch keine Chemie. Ohne die elektromagnetische Wechselwirkung würden Chemikalien sich nicht binden lassen und es gäbe kein Licht.
All diese fundamentalen Prinzipien müssen erfüllt sein um Leben zu ermöglichen. Bricht man auch nur eines dieser Gestze, gibt es kein Leben.

Wissenschaftler haben die relativen Werte jeder dieser Grundkräfte und physikalischen Gesetze berechnet.
Diese Werte sind so kritisch, dass man sagen könnte sie seien bis auf's Detail kalibriert und eingestellt.

Man stelle sich eine Maschine vor die in der Lage ist, jeden der Werte der physikalischen Grundwerte zu regulieren. Wenn man auch nur einen der Werte dieser Grundkräfte wie die Schwerkraft um ein winziges Maß von seiner momentanen Einstellung abweichen lassen würde, wären die Auswirkungen auf das komplexe Leben katastrophal.
Diese Grundkräfte und Konstanten sind ein weiteres Beispiel für den Bezug zwischen Leben und Entdeckung.
Denn nicht nur sind sie auf's feinste für unsere Existenz eingestellt, sondern sie lassen sich auch verstehen.

Es ist erstaunlich, nicht nur wie gut diese Gesetze funktionieren, sondern auch wie schlicht sie sind.
Das bezieht sich auch auf die Eigenschaft dieser Gesetze, sich entdecken zu lassen.

Albert Einstein schrieb: Ich glaube fest daran, dass die Grundsätze des Universums sowohl atemberaubend schön als auch schlicht sein werden.

Viele der wichtigsten Theorien in theoretischer Physik können auf einem einzigen Blatt Papier niedergeschrieben werden, und das sollte einem zu denken geben, dass solch schlichte Formeln und Gleichungen auf ein so komplexes und immenses Universum zutreffen.

Wir haben nicht nur ein Universum das bis in's Detail auf Leben eingestimmt wurde, sondern eines das gleichzeitig eine wunderschöne und elegante methematische Struktur besitzt, eine Struktur die sich obendrein auch noch von uns entdecken lässt.

Es scheint als ob was auch immer der Urheber des Universums war, es beabsichtigte, dass es Beobachter in ihm gäbe die Entdeckungen machen können.

Kopernikus, Kepler, Galileo und Newton selbst glaubten dass das Universum das Produkt eines Verstands war und dass es verständlich für Wesen wie uns selbst sei, weil das Universum selbst das Produkt eines intelligenten Wesens war.

Sie offenbarten das Handwerk Gottes und wie die Welt funktionierte. Was für ein Gedanke: dass wie tatsächlich einen Blick in das Wesen Gottes erhaschen können und herausfinden wie Er das Universum schuf. Es ist ein verborgener Untertext in der Schöpfung, der dargelegt werden kann durch diesen Vorgang den wir Wissenschaft nennen.