Teil 3 Unsere Nachbarn im All


Die Erde umkreist mit acht Geschwistern und einer Schar kleinerer Materiebrocken die Sonne, unser Muttergestirn. Mit einem Geschwader von Sonden erkunden Forscher seit fast 50 Jahren dieses Sonnensystem.

Der Apparat ist groß wie ein Omnibus, voll gepfropft mit Computern, Kameras und Messinstrumenten und rast mit mehr als 25.000 Kilometern pro Stunde durchs All. Umkreist auf elliptischer Bahn ein kosmisches Juwel: Saturn, den zweitgrößten Planeten unseres Sonnensystems.

Jedes Mal wenn das Raumgefährt Cassini-Huygens seine Daten zur 1,2 Milliarden Kilometer entfernten Erde funkt und sie nach fast 70 Minuten Laufzeit das Kontrollzentrum im kalifornischen Pasadena erreichen, sind die Forscher begeistert. Besonders von den gestochen scharfen Aufnahmen des Ringsystems, das den Planeten umgibt. "Ich bin baff, wie schön und klar diese Bilder sind", schwärmt Carolyn Porco, Professorin am Space Science Institute in Boulder, Colorado. "Ich dachte zuerst, es seien Computersimulationen der Ringe und nicht die Ringe selbst."

Die Aufnahmen offenbaren kleinste Details des prächtigen Planetengürtels. Vor allem dieses Gebilde, das einer überdimensionalen Schallplatte ähnelt, wollen die Wissenschaftler mit Cassini-Huygens erforschen. Kleine Brocken aus Fels und Eis, wenige Zentimeter bis mehrere Meter groß, formen die nur 1,5 Kilometer dicke Scheibe. Wie ist sie entstanden? Sind es Überbleibsel aus der Entstehungsphase des Planeten? Oder sind es Trümmer von Saturnmonden, die von heranfliegenden Meteoriten oder Kometen zerfetzt wurden? In diesem Fall könnte die übrigen Trabanten ein ähnliches Schicksal ereilen. 31 Monde des Planeten waren Astrophysikern bisher bekannt. Vor wenigen Wochen entdeckte Cassini-Huygens zwei weitere; die Forscher sind überzeugt, dass die Sonde noch mehr finden wird.

Fast sieben Jahre lang war der Roboter unterwegs, Ende Juni schwenkte er in seine Bahn um den Saturn. Er wird die Ringe analysieren und das Magnetfeld des Himmelskörpers vermessen, dessen Oberfläche erkunden und seinen dicken Mantel aus flüssigem Wasserstoff. "Es ist die anspruchsvollste Planetenmission, die je gestartet wurde", verkündet stolz Nasa-Direktor Orlando Figueroa. 3,3 Milliarden Dollar hat das Projekt gekostet, ein Gemeinschaftswerk der amerikanischen und europäischen Weltraumbehörden.

Dabei ist die Sonde nur eine in einem ganzen Geschwader fliegender High-Tech-Labors, das Wissenschaftler in den vergangenen Jahrzehnten in den Weltraum geschossen haben und noch schießen werden. Um unser Sonnensystem zu erforschen, jene gewaltige Himmelsmaschinerie, die für die Menschheit jahrtausendelang ein Mysterium war. Und deren Funktionieren bis vor 500 Jahren noch völlig falsch gedeutet wurde - bis Nikolaus Kopernikus das geozentrische durch sein heliozentrisches Weltbild ersetzte.

Inzwischen ist klar: Im All dreht sich ein Karussell. In seinem Zentrum strahlt die Sonne, um sie kreisen, gehalten von der Gravitationskraft des Muttergestirns, gewaltige Materiekugeln, die neun Planeten: Merkur, Venus, Erde, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun und Pluto. Astronomen haben sie nach der Götterwelt der alten Griechen und Römer benannt. Die meisten Planeten wurden vor Jahrhunderten oder gar Jahrtausenden entdeckt, die äußeren jedoch nur dank verbesserter Fernrohrtechnik. Pluto gar erst 1930 - seither hat er gerade einmal eine Viertelumrundung der Sonne geschafft.

Die Himmelsmaschinerie hat immense Dimensionen. Pluto, der kleinste der Planeten, besitzt einen Durchmesser von 2300 Kilometern, der größte, Jupiter, misst 143 000 Kilometer. Der bei weitem beeindruckendste Brocken aber ist das Zentrum: 1,4 Millionen Kilometer beträgt der Durchmesser der Sonne. Ihr Licht muss bis zum äußeren Planeten, Pluto, 7,4 Milliarden Kilometer zurücklegen, fast sieben Stunden benötigt ein Sonnenstrahl dafür. Ihre Bahnen durcheilen die neun Trabanten mit aberwitzigem Tempo; die Erde beispielsweise rast mit 30 Kilometern pro Sekunde(!) um das Muttergestirn - sehr viel schneller als ein Revolvergeschoss.

Jede Kugel des kosmischen Getriebes - zu den Planeten kommen noch die 138 bisher entdeckten Monde - ist eine bizarre Welt für sich, gestaltet durch vielerlei Faktoren: die chemischen und physikalischen Verhältnisse, die mögliche Existenz einer Atmosphäre, die jeweilige Strahlungsintensität der Sonne, die inneren und äußeren Kräfte. So formten sich Gefilde, die kein Science-Fiction-Autor besser hätte ersinnen können. "Die Oberflächen von Jupiter und Saturn sind giftige, übel riechende Welten, auf denen der Mensch keine Minute überleben könnte", sagt der Göttinger Astronomieprofessor Rudolf Kippenhahn. "So sind die Landschaften der Venus siedend heiße Höllen, mit Regen aus Schwefelsäure; selbst speziell dafür gefertigte Messkapseln müssen dort nach kurzer Zeit ihre Arbeit einstellen. In den Eiswüsten der äußeren Planeten und Monde herrschen Temperaturen, welche die Polarzonen der Erde behaglich erscheinen lassen."

Wie und wann diese exotische Vielfalt einst entstand, dazu haben Astrophysiker inzwischen präzise Vorstellungen. Eine Fülle wissenschaftlicher Indizien, die sie penibel wie Kriminologen sammelten, erlauben Rückschlüsse und Rekonstruktionen. Und mit jedem Strom neuer Mess-daten werden diese Theorien verbessert. Das Szenario, das Planetologen von der Geburt unseres Sonnensystems skizzieren, ist furios.

"Vor etwa fünf Milliarden Jahren begann das kosmische Karussell seine Fahrt", sagt Professor Gregor Morfill, Direktor am Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik in Garching bei München, "das können wir aus der Altersbestimmung von Mond und Meteoritengestein folgern." Damals, so die Theorie, waberte eine dünne, aber riesige Wolke aus Staub und Gas durch einen kalten Winkel des Universums. Irgendwo weitab davon explodierte ein Stern. Die Stoßwelle dieser Supernova erreichte den Nebel, der vor allem aus Wasserstoff und Helium bestand. Der Druck verdichtete die Schwaden, langsam ballte sich in der rotierenden Wolke die Materie. Die Schwerkraft zog sie immer enger zusammen.

Etwa 100 000 Jahre später entstand auf diese Weise im Zentrum ein monströser Klumpen, den in weiteren Jahrmillionen die Gravitation so sehr zusammenpresste, dass sich sein Inneres aufheizte - auf Temperaturen von mehreren Millionen Grad. In dieser Glut begannen Wasserstoffatome zu rasen; sie prasselten so heftig aufeinander, dass sie zu neuen Atomen, zu Helium, verschmolzen. Bei dieser Kernfusion entstand Strahlung. Das nukleare Kraftwerk, in dem sich weit mehr als 90 Prozent der Masse des ursprünglichen Nebels konzentrierten, begann zu leuchten - die Sonne war geboren.

Während im scheibenförmigen Rest der Wolke die Partikel schneller und schneller wirbelten, flachte sich die Scheibe immer stärker ab. Die Turbulenzen sorgten dafür, dass sich die Teilchen darin elektrisch aufluden, bis es vor Spannung nur so knisterte. Dann brach ein Mega-Gewitter los. "Gigantische Blitze, vielleicht mehrere Millionen Kilometer lang und zehn Kilometer dick", vermutet Morfill, "zuckten durch die Materieschwaden." Diese Entladungen schmolzen Partikel und verklebten sie. Nur ein paar Millimeter groß, schätzt der Garchinger Astrophysiker, waren diese ersten Klümpchen.

In der Scheibe stießen diese Teilchen zusammen, blieben aneinander haften, und bald zog die Schwerkraft sie zusammen, größere fingen kleinere ein. Langsam wurden daraus kilometergroße Brocken. Die Dicken unter ihnen schwollen immer weiter auf Kosten des Restes an - die Planeten entstanden.

Da im ursprünglichen Nebel mit dem heißen Zentrum die Temperatur von innen nach außen abnahm, konnten in der Nähe des Kerns nur Stoffe kondensieren, die auch bei hohen Temperaturen fest blieben. Weiter außen konzentrierte sich, was schon bei niedrigen Graden gerann. So wurde in der Wolke sortiert. "Innen sammelten sich hauptsächlich Eisen und Silikate", sagt Morfill, "in Sonnenferne Eis und die leichtflüssigen Gase."

Auf diese Weise kam es zum unterschiedlichen Aufbau der Planeten. Sie lassen sich in zwei Gruppen einteilen. Einerseits die sonnennahen: relativ klein und fest, geformt aus Gesteinen und Metallen. Dann die äußeren: deutlich größer, aber weniger dicht, mit einem festen Kern und einem Mantel aus komprimiertem Wasserstoff- und Heliumgas.

Aufgrund der Rotation der ursprünglichen Staubwolke, aus der sich das System bildete, drehen sich heute alle Planeten mehr oder weniger in einer gemeinsamen Ebene in derselben Richtung um die Sonne. Wahrscheinlich waren es lokale Turbulenzen in jener Wolke, die dafür sorgten, dass jede der Kugeln auch einen Drall um ihre eigene Achse mitbekam.

Alles, was damals nicht zu Planeten verbacken wurde, scharte sich auf kosmischen Schuttplätzen - im Kuiper-Gürtel jenseits der Neptunbahn und im Asteroiden-Gürtel zwischen Mars und Jupiter. Dort kreisen kleinere, felsige Reste. Wenn im Asteroiden-Gürtel solche Brocken kollidieren, wird gelegentlich ein Trümmerstück herausgelenkt, rast dann als Geschoss durchs Planetensystem und kracht bisweilen auf einen der Himmelskörper. Solche großen Meteoriten sind auch für die Erde eine Gefahr. Mancher Mond, so glauben Astrophysiker, könnte dadurch entstanden sein, dass ihn ein Meteorit von einem Planeten abschlug - oder einfach dadurch, dass sich ein Planet einen kompletten Meteoriten einfing.

Nicht immer ist die Klassifizierung der Himmelskörper eindeutig. So wird Pluto von manchen Astronomen gar nicht mehr zu den Planeten, sondern schon zu den Brocken des Kuiper-Gürtel gezählt: weil er so klein ist, im Gegensatz zu den anderen äußeren Mitgliedern des Sonnensystems aus festem Material besteht und zudem eine zur Hauptebene geneigte Bahn durchläuft. Und erst vor wenigen Monaten entdeckten US-Astronomen ein 1700 Kilometer großes Objekt, das sie Sedna tauften - weiter noch entfernt als Pluto. Bis heute ist sich die Fachwelt uneins, ob sie Sedna zu den Planeten, zum Kuiper-Gürtel oder gar schon zur Oortschen Wolke rechnen soll.

Jene mysteriöse Wolke ist ein Gebiet in Form einer Hohlkugel, die weit draußen unser gesamtes Sonnensystem umschließt - ebenfalls eine Art "Müllhalde". Allerdings nicht für Felsstücke. Dort, so vermuten die Wissenschaftler, haben sich nach der Bildung des Planetensystems übrig gebliebene Brocken aus Staub und Eis gesammelt. Bisweilen brechen diese "schmutzigen Schneebälle" aus und vagabundieren durch den interplanetaren Raum - das sind die Kometen. Ob Planeten, Mond, Meteoriten oder Kometen - allesamt bieten sie Forschungsfelder, die intensiv von Astrophysikern beackert werden, um unser Bild von der Entstehung und dem Funktionieren des Sonnensystems stetig zu verbessern. Eines Systems, das neben Staunenswertem vor allem eine kosmische Kostbarkeit hervorgebracht hat: die Erde - die Heimat des Menschen im All.

Ein Himmelsball, bei dessen Anblick selbst abgeklärte Astronauten immer wieder ins Schwärmen geraten. "Die Erde erinnerte uns an eine in der Schwärze des Weltraums aufgehängte Christbaumkugel", berichtete nach seinem Apollo-15-Flug der Amerikaner James Irwin. "Die schönste Kugel, die du dir vorstellen kannst. Dieses warme, lebende Objekt sah so zerbrechlich aus, so zart, als ob es zerkrümeln würde, wenn man es mit dem Finger anstößt."

Eine Oase. Der einzige bisher bekannte Ort im Universum, an dem es Leben gibt. Der Abstand zur Sonne sorgt für Temperaturen, die flüssiges Wasser möglich machen. Die Gravitationskraft der großen Kugel erlaubt es, eine Atmosphäre zu halten, die wiederum ein moderates Klima schuf. Ein Magnetfeld, das der Kern des Planeten erzeugt, schützt vor dem gefährlichen Partikelbombardement der Sonnenwinde. So konnte eine biologische Evolution einsetzen. In üppiger Vielfalt entwickelten sich Pflanzen und Tiere - und Homo sapiens.

Allerdings haben Planetenkundler herausgefunden, dass noch an anderen Orten im Sonnensystem Organisches existieren könnte. Beispiel: unser Nachbar Mars. Der Planet, der etwa den halben Durchmesser der Erde hat, ist eine Wüste. Oft fegen gewaltige Sandstürme mit bis zu 400 km/h über die Landschaft, hüllen die gesamte Kugel ein. Auf der Oberfläche klaffen die Krater erloschener Vulkane, deren Ausmaße alle irdischen weit übertreffen. Olympus Mons etwa, 25 Kilometer hoch und 600 Kilometer breit, ist der größte Vulkan unseres Sonnensystems. Auch der größte Canyon aller neun Planeten liegt auf dem Mars: Valles Marineris, sieben Kilometer tief und 4000 Kilometer lang.

Ganz so lebensfeindlich, wie diese Welt erscheint, ist sie nicht. Sonden haben Wasser auf dem Wüstenplaneten entdeckt, in Form von ausgedehnten Eisvorkommen direkt unter der Oberfläche. Dieses Eis, so die Theorie der Wissenschaftler, schwappte einst als Meer auf dem Planeten. Denn vor Milliarden von Jahren war das Klima dort sehr viel milder als heute, weil damals ein Treibhauseffekt die Atmosphäre aufheizte. Eine eindrucksvolle Bestätigung für diese Hypothese lieferten jetzt die Nasa-Rover Opportunity und Spirit, die seit Anfang 2004 den Mars inspizieren. Sie fanden Gesteine, die mit flüssigem Wasser in Berührung gekommen sein müssen.

Ob sich in diesem Milieu damals auch Leben entwickelt hat, bleibt weiterhin ein Rätsel. Vielleicht in primitiven Formen, die inzwischen ausgestorben sind oder sich verkrochen haben. "Es gibt durchaus vernünftige Gründe zu glauben, dass sich auf dem Mars noch heute lebende Organismen finden lassen", sagt Gerda Horneck, Exobiologin vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Köln. Die Entdeckung auch nur einer einzigen biologischen Zelle wäre eine Sensation.

Als weitere "Perle" des Sonnensystems haben die Forscher Europa im Visier, einen der 61 Monde des Jupiters. Europa hat etwa die Größe des Erdmondes und wird von einem dicken Panzer aus Wassereis umschlossen; Oberflächentemperatur: minus 150 Grad. Unter der Eisdecke schlummert vermutlich ein 200 Kilometer tiefer Ozean aus Wasser. Das schließen Forscher aus Messdaten der Sonde Galileo, die 1995 den Trabanten observierte. Weil Jupiters Gezeitenkräfte das Innere von Europa aufheizen, können sich Planetologen vorstellen, dass in den Fluten, wie in der irdischen Tiefsee, Mikroorganismen existieren - Frühformen einer Evolution. In den Schubladen der Nasa schlummern deshalb Pläne, eines Tages mit einem Roboter dort zu landen. Er soll sich durch den Eismantel schmelzen, abtauchen und im Meer nach Lebensspuren suchen.

Von brandaktuellem Interesse schließlich ist Titan, der größte Mond des Saturns. Fast doppelt so groß wie der irdische Trabant ist er der einzige bekannte Mond unseres Sonnensystems, der eine Atmosphäre besitzt. Eine äußerst geheimnisvolle Welt. Denn unter der Gashülle, so vermuten Wissenschaftler, geht es zu wie in einer Hexenküche. Mattes Licht fällt durch die orangefarbene Wolkendecke, aus der ein Dauerregen aus Stickstoff und Blausäure niedergeht. Ein Meer aus flüssigem Erdgas tost um Landschaften aus Eis und Gestein. Aus Sümpfen blubbert Ammoniak, und ab und zu schlägt ein Komet oder Meteorit durch die Atmosphäre und versinkt glucksend im zähflüssigen Morast.

Wahrscheinlich ähneln die chemischen Zustände dort jenen auf der Erde vor Milliarden von Jahren. Und vermutlich laufen dort vergleichbare Reaktionen ab wie auf unserem Globus, als sich aus einer Ursuppe komplexe chemische Bausteine bildeten, die sich im Laufe der Zeit zu einfachen biologischen Verbänden organisierten und schließlich Leben entstehen ließen. Bei minus 180 Grad Durchschnittstemperatur allerdings dürfte es zu kalt sein für eine biologische Evolution auf Titan.

Ende des Jahres wollen Forscher diesen rätselhaften Ort aus der Nähe erkunden. Am 25. Dezember soll sich der den Saturn umkreisende Roboter Cassini-Huygens in seine beiden Teile zerlegen. Während die Nasa-Sonde Cassini weiterhin den Planeten inspizieren wird, soll die Esa-Kapsel Huygens zu Titan absteigen. Langsam wird Huygens mit Hilfe dreier Fallschirme durch die Atmosphäre des Mondes schweben und schließlich am 14. Januar 2005 auf der Oberfläche aufsetzen. Zuvor soll die Kamera Bilder machen, die Messapparate werden zahlreiche Daten registrieren.

Falls das fliegende Labor den Aufprall unbeschadet übersteht, erwarten die Wissenschaftler eine Fülle spektakulärer Daten. Doch nur für sehr kurze Zeit. "Wahrscheinlich wird Huygens nach drei Minuten in der Flüssigkeit versacken", sagt der Engländer Alan Smith, Flight-Operation-Director der Esa. "Sollte die Sonde dennoch länger funktionieren, ist spätestens nach 30 Minuten Schluss mit allen Messungen. Dann ist die Batterie leer und das Mutterschiff Cassini, das die Daten zur Erde funkt, längst außer Reichweite." Als fliegendes Forschungslabor zieht es dann noch vier Jahre lang seine Runden um den "Herrn der Ringe".


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