Lebender Merkur

Macoy

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Vor einiger Zeit sah ich mal eine wirklich gut gemachte Dokumentation über Exobiologie. Leider war diese, auf Kabel 1 gesendete Sendung unkommentiert und ich konnte kein Hintergrundmaterial dazu finden. Also habe ich mir selbst darüber Gedanken gemacht.

Mich faszinierte das Szenario eine Erdgrossen Planeten, der einen braunen Zwerg innerhalb seiner Habitablen Zone umkreist. Da der braune Zwerg sehr klein ist, ist die Umlaufbahn sehr eng und daher ist der Planet an den Stern gefesselt. Das heisst, er zeigt dem Stern immer nur eine Seite... Auf einer Seite herrscht ewiger Tag , auf der anderen ewige Nacht.

Nun, die Existenz eines solchen Planeten sollte recht wahrscheinlich sein, da selbst Gasriesen um Braune Zwerge entdeckt wurden.

Das Fantastische aber ist die Vorstellung von Wasser und Leben auf so einem Planeten.

Ich habe, da ich ja nichts weiter zu diesem Thema gefunden habe, mich mal selbst rangesetzt und meinen eigenen Planeten erschaffen.

dualis_02.jpg


Hier sehen wir die Tagseite. Ewige Sonneneinstrahlung macht diese Region zu einer Hitze-Wüste. Die tropische Zone formt sich als ein Ring um diese Hitzezone.

dualis_01.jpg

Hier sehen wir den ewigen Terminator. Da der Planet auf seiner Bahn etwas taumelt, verschiebt sich die Tag-Nacht Grenze alle paar Jahre um ein paar hundert Kilometer. Der Eispanzer, der die Nachtseite beherrscht, dehnt sich also periodisch aus, um sich dann wieder zurückzuziehen. Zur Zeit der (virtuellen) Aufnahme zieht sich die Eisgrenze zurück und hinterlässt eine deutlich sichtbare braune Schneise im Anlitz des Planeten. Die Spurrillen nahe des Grabens zeugen von früheren Eisbewegungen, mittlerweile sind sie von der Vegetation zurückerobert worden.

Das Wetter auf solch einer Welt muss mörderisch sein. Die grossen Temperaturunterschiede sorgen für fast tägliche Hurricanes und starke Gewitter. Das Leben auf dem Planeten ist rein planzlich. Aufgrund des ewigen Tages können die dort heimischen Pflanzen ununterbrochen Photosynthese betreiben. Das mörderische Wetter allerdings sorgt dafür, das sich nur Pflechten und vielleicht einige höhere Pflanzen in Nischen entwickeln können. Ein tropischer Regenwald ist freilich nicht zu erwarten.
In der ursprünglichen Doku war auch von tierischem Leben die Rede, aber ich selbst halt dies für ziemlich unwahrscheinlich. Die Klimatischen Bedingungen sind einfach zu extrem.

Ich schätze auf der Tagseite, in der Hitzezone, Temperaturen von 70 bis 100 Grad Celsius, in der "tropischen" Zone auf vielleicht 40 bis 60 Grad Celsius und auf der Nachtseite auf unter -150 Grad. Eine dichte Athmosphäre mit Treibhauseffekt könnte diese Extrema ein wenig ausgleichen, aber nicht sehr viel.

Das interessante ist, das ein brauner Zwerg über 100 von Milliarden von Jahren leben könnte, da er sparsam mit seinem Brennsoffvorrat umgeht. Weit länger als unsere Sonne. Unvorstellbar, was Evolution über solch einen langen Zeitraum hervorbringen könnte.

Wie realistisch findet ihr dieses Szenario ? Ich hoffe auf eine rege Diskussion.

Ein Celestia AddOn ist in Vorbereitung, allerdings suche ich noch einen geeigneten Braunen Zwerg dafür. Auch Bahnparameter und ähnliches müssten noch berechnet werden.
 

Bynaus

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Planeten um Braune Zwerge sind sicher realistisch, auch terrestrische. Das gleiche gilt für die gebundene Rotation.

Licht (im für uns sichtbaren Bereich des EM Spektrums) dürfte auf dieser Welt ein Problem darstellen - der Planet dürfte im schwachen Licht des Braunen Zwergs nur sehr düster beleuchtet sein. Die Vegetation auf dieser Welt ist vermutlich auch nicht grün, da grün von Chlorophyll herstammt - und Chlorophyll kann bei so geringen Anteilen an Licht (dafür umsomehr Infrarot) nicht richtig funktionieren. So müsste die Vegetation eine andere Verbindung finden, welche die eingestrahlte Energie auffängt und speichert.

Die Temperaturunterschiede zwischen Tag- und Nachtseite dürften nicht so krass sein: sonst wäre der Ozean auf der Tagseite längst verdampft, und der Eispanzer der Nachtseite hätte längst die ganze Atmosphäre ausgefroren. Ich habe mal gelesen, dass man vermutet, dass eine dichte Atmosphäre einen solchen gebundenen Planeten davor bewahren könnte: Sie sorgt für einen regelmässigen Temperaturausgleich - die Tagseite ist zwar deutlich heisser, aber insgesamt sind die Temperaturunterschiede nicht so extrem.

Also, insgesamt ein interessantes Szenario, allerdings braucht es noch etwas "feintuning"...
 

mac

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Hallo,

ich hab' (ich glaube auch in Deiner Homepage, Bynaus) gelesen, daß kleinere Sonnen mehr oder minder häufig Flares erzeugen. Ich könnte mir vorstellen, daß es dafür Untergrenzen gibt?

Welche chemischen Prozesse wären eigentlich denkbar, die mit infrarotem Licht zur Energiegewinnung für chemische Synthesen auskommen?

Herzliche Grüße

MAC
 

Miora

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Infrarot-Strahlung ist nicht geeignet für chemische Prozesse. Man muss immer denken, welche Energie die betreffende elektromagnetische Strahlung hat. Ähnliche Energie wie chemische Bindungen hat Licht im sichtbaren bis zum UV Bereich. Im infraroten Bereich werden die Schwingungen angeregt, was eben nicht unbedingt ausreicht um Bindungen zu spalten.

Aber es sollte dennoch nahes Infrarot und einen kleinen Anteil an sichtbarem Licht geben. Trotz der Wolkenbildung sollte durch die lange Bestrahlungsdauer etwas Photosynthese möglich sein.

Zudem gibt es bestimmt andere Wege, den Metabolismus zu versorgen, insofern halte ich "Nicht-Pflanzen" für sehr wahrscheinlich...

Gruss,
Miora
 

Bynaus

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@mac: Das weiss man - soviel ich weiss - nicht so genau. Man hat allerdings schon Flares bei Braunen Zwergen beobachtet, bei Jupiter hingegen nicht... ;) Es ist halt auch ein Problem der kleinen Datenbasis - so viele Braune Zwerge gibt es nun auch wieder nicht.

Vielleicht fressen die Organismen auf dieser Welt Methan, das aus dem Inneren des Planeten aufsteigt?
 

mac

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Hallo Miora und Bynaus,

:) danke erstmal für Eure Antworten!

Deine Antwort zu den Flares, Bynaus, entspricht auch meinem Kenntnisstand. Eine Vorstellung wie es dazu kommt, habe ich zwar, aber ich kann sie nicht wirklich mit Fakten belegen.

Worauf ich aber eigentlich mit meinen ursprünglichen Fragen hinaus wollte, war der Gedanke, dass es möglicherweise gar kein Gap gibt, dass Leben auf Planeten brauner Zwerge zulässt: Dort wo es noch genug Licht gibt, gibt es Flares und da wo es auch für Flares nicht mehr reicht, gibt es nur noch dunkel rot bis Infrarot.

Und wenn es nur Infrarot gibt, und die Oberflächentemperatur schon im Bereich flüssiges Wasser liegt, dann kann ich mir nicht vorstellen, dass bei so wenig Temperaturgefälle überhaupt irgend ein chemischer Prozess möglich ist, der Energie speichert. Wollte ich schreiben. War mir dann aber doch nicht so sicher. (Chemie gehörte im Studium nicht zu meinen Lieblingsfächern :eek: )

Deine Erläuterung, Miora, zur nötigen Photonenenergie hatte ich auch so in Erinnerung, wusste aber nicht, ob es andere Prozesse, nicht auf photosynthetischer Basis, zur Energiegewinnung aus Infrarot geben könnte. An Methan hatte ich allerdings wirklich nicht gedacht. Meintest Du sowas mit Nichtpflanzen?


Zur Anzahl brauner Zwerge:

Ich erzähle vielen sicher nichts neues, aber vielleicht weis jemand mehr darüber:

Im gut sichtbaren Bereich gibt es um so mehr Sterne, je kleiner sie sind. Die bisherigen Theorien zur Sternentstehung gingen wohl von einer unteren Grenzgröße aus. Es gibt aber inzwischen einige Beobachtungen aus Sternentstehungsgebieten, die nicht zu diesen Theorien passen, so dass neuere Überlegungen diese Grenze wohl entweder verschieben oder ganz fallen lassen müssen.

Aus meiner Sicht hatten wir den Hinweis, dass diese Grenze nicht zwangsläufig existieren muß, schon immer: Unser Sonnensystem, mit seiner riesigen Anzahl kleiner und kleinster Himmelskörper. Genauso übrigens, wie den Hinweis, dass Planetenbildung wohl etwas normales ist (neben unserem Sonnensystem auch Jupiter, Saturn, … und ihre großen Monde als ‚Miniatursonnensysteme’).

Herzliche Grüße

MAC
 

Bynaus

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Ich hätte nicht schreiben sollen, dass es wenige Braune Zwerge gibt - das trifft bestimmt nicht zu - ich denke wie du, dass die Anzahl Objekte mit abnehmender Grösse stark zunimmt! Ich hätte besser schreiben sollen, dass wir noch nicht sehr viele Braune Zwerge kennen (ein paar Hundert, IIRC).
 

Miora

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Zitat Mac:
Und wenn es nur Infrarot gibt, und die Oberflächentemperatur schon im Bereich flüssiges Wasser liegt, dann kann ich mir nicht vorstellen, dass bei so wenig Temperaturgefälle überhaupt irgend ein chemischer Prozess möglich ist, der Energie speichert.
Was meinst Du mit Temperaturgefälle? Chemische Reaktionen funktionieren in Abhängigkeit der Temperatur, einen Gradienten braucht es nicht.

Mit Nicht-Pflanzen meinte ich alle Organismen, die es ohne Hilfe von sichtbarem Licht schaffen, anorganische in organische Materie zu wandeln. Bynaus Idee der Methanverstoffwechselung eingeschlossen.

Gruss,
Miora
 

mac

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Miora schrieb:
Was meinst Du mit Temperaturgefälle? Chemische Reaktionen funktionieren in Abhängigkeit der Temperatur, einen Gradienten braucht es nicht.
Hallo Miora,

das will ich gar nicht in Abrede stellen. Ich meine aber etwas anderes. Das was Du hier als chemische Reaktion beschreibst, kann meines Wissens, als Energiebilanz nur in eine Richtung laufen: von höher Bindungsenergie zu niedrigerer, also in der Bilanz (unter solchen Umweltbedingungen), niemals einen Kreisprozess aufbauen, der z.B. in einem Lebewesen Energie abgibt und an anderer Stelle wieder aufnimmt. Oder liege ich da falsch?

Herzliche Grüße

MAC
 

mac

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mac schrieb:
Ich erzähle vielen sicher nichts neues, aber vielleicht weis jemand mehr darüber:
Hallo Bynaus,

mit den 'vielen' meinte ich nicht nur, aber insbesondere Dich!
Wenn sich hier jemand damit auskennt, dann ja wohl Du. Ich wollte das
mit der Anzahl eigentlich nur noch mal klarstellen, weil man's ja eben auch anders verstehen konnte. :)

Herzliche Grüße

MAC
 

Miora

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Zitat mac:
Das was Du hier als chemische Reaktion beschreibst, kann meines Wissens, als Energiebilanz nur in eine Richtung laufen: von höher Bindungsenergie zu niedrigerer, also in der Bilanz (unter solchen Umweltbedingungen), niemals einen Kreisprozess aufbauen, der z.B. in einem Lebewesen Energie abgibt und an anderer Stelle wieder aufnimmt.
Das Streben von hoher zu niedriger Bindungsenergie ist ja nie isoliert. Und neben der Enthalpie hat auch stets die Entropie einen Beitrag. Auch auf der hier diskutierten Welt wäre das Leben kein isoliertes System. Die Wärmestrahlung des Zentralgestirns oder geologische Aktivitäten würden ja auch hier die Energie für zB endotherme Reaktionen aufbringen. Zudem stehen vielleicht energiereiche Moleküle für den Stoffwechsel zur Verfügung, mit deren Hilfe sich biologische Materie aufbauen kann.

Um nochmals auf den Temperaturgradienten zu sprechen zu kommen. Stell Dir doch einfach ein Biosphären-Experiment vor, bei dem die Innentemperatur auf 37°C geregelt wird. Nach einiger Zeit haben die Pflanzen die 37°C, genau wie die Luft und der menschliche Körper. Es werden alle chemischen Kreis-Prozesse ablaufen. Die Energie kommt hier von Aussen (Licht für die Photosynthese). Ohne Pflanzen und Licht könnte man eine Ursuppe mit kleinen organischen Molekülen in den Raum spülen. Dann würde die Energie in Form energiereicher, biologisch verwertbarer Moleküle eingebracht.

Gruss,
Miora
 

mac

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Hallo Miora,

herzlichen Dank für Deine ausführliche Antwort! :)

Ich hatte ja selbst schon geschrieben, daß ich an Methan aus dem Planeten selbst, nicht gedacht hatte. Ich vermute auch, daß selbst bei sehr kleiner Entfernung zu einem braunen Zwerg noch ein großer Unterschied zwischen seiner und der Planeten-Temperatur bestehen würde, so daß meine Annahme eines nahezu kompletten Temperaturausgleichs zu theoretisch war, also die Begrenzung durch den 2. Hauptsatz noch nicht erreicht würde.

Herzliche Grüße

MAC
 

ChMessier

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Bynaus schrieb:
@mac: Das weiss man - soviel ich weiss - nicht so genau. Man hat allerdings schon Flares bei Braunen Zwergen beobachtet, bei Jupiter hingegen nicht... ;) Es ist halt auch ein Problem der kleinen Datenbasis - so viele Braune Zwerge gibt es nun auch wieder nicht.

Vielleicht fressen die Organismen auf dieser Welt Methan, das aus dem Inneren des Planeten aufsteigt?

Von Flares bei Braunen Zwergen habe ich noch nichts gehört. Aber man kann halt nicht alles lesen. Ich hatte sie bisher mit Roten Zwergen in Verbindung gebracht. Aber es kann ja auch Grenzfälle zwischen Roten und Braunen Zwergen geben.

Exobiologie ist eine Wissenschaftsnische, die ausschließlich mit Annahmen arbeitet. Erkenntnisse liegen praktisch nicht vor.

Ein Planet, der die Bedingungen der Erde erfüllt, ist für die Entstehung und die Fortdauer und Weiterentwicklung des Lebens am besten geeignet. Flüssiges Wasser kommt nur in einem bestimmten Temperaturbereich vor. Wasser ist ein universelles Löseungsmittel. Alle anderen bekannten Flüssigkeiten, in denen sich andere Substanzen lösen lassen, sind mehr oder weniger agressiv. Chemische Verbindungen werden dort schneller gelöst, als sie entstehen können. Und komplexe Moleküle, die für das Leben unbedingt erforderlich sind, kann man sich in diesen Lösungsmitteln kaum vorstellen.
 

Bynaus

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Von Flares bei Braunen Zwergen habe ich noch nichts gehört.

Z.B. hier:
http://chandra.harvard.edu/press/00_releases/press_071100.html

Und komplexe Moleküle, die für das Leben unbedingt erforderlich sind, kann man sich in diesen Lösungsmitteln kaum vorstellen.

Da wär ich mir mal nicht so sicher... Ich erinnere mich einen Artikel gelesen zu haben, der über Leben in Methan spekuliert, mit Acetylen als Energiespeicher. Natürlich ist das alles spekulativ, aber ich denke, man sollte sich hier nicht auf Wasser allein versteifen.
 

Miora

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Zitat ChMessier:
Alle anderen bekannten Flüssigkeiten, in denen sich andere Substanzen lösen lassen, sind mehr oder weniger agressiv. Chemische Verbindungen werden dort schneller gelöst, als sie entstehen können. Und komplexe Moleküle, die für das Leben unbedingt erforderlich sind, kann man sich in diesen Lösungsmitteln kaum vorstellen.
Viele Substanzen vertragen gar kein Wasser, Wasser selbst ist nämlich aggresiv. Und Sinn und Zweck von Lösungsmitteln ist natürlich, dass sich Substanzen lösen, weshalb ich den zweiten Satz nicht verstehe. In aller Regel werden Reaktionen im Labor NICHT in Wasser durchgeführt, oft gibt man sich sogar viel Mühe, die letzten Spuren Wasser loszuwerden, damit die eingesetzten Substanzen nicht mit dem Wasser reagieren. Und auch in unserem Körper werden manche Wirkstoffe erst in Lipoproteine verpackt, damit man sie überhaupt mit dem Blut (wässrige Lösung) transportieren kann.

Gruss,
Miora
 

ChMessier

Registriertes Mitglied
Miora schrieb:
Viele Substanzen vertragen gar kein Wasser, Wasser selbst ist nämlich aggresiv. Und Sinn und Zweck von Lösungsmitteln ist natürlich, dass sich Substanzen lösen, weshalb ich den zweiten Satz nicht verstehe. In aller Regel werden Reaktionen im Labor NICHT in Wasser durchgeführt, oft gibt man sich sogar viel Mühe, die letzten Spuren Wasser loszuwerden, damit die eingesetzten Substanzen nicht mit dem Wasser reagieren. Und auch in unserem Körper werden manche Wirkstoffe erst in Lipoproteine verpackt, damit man sie überhaupt mit dem Blut (wässrige Lösung) transportieren kann.

Gruss,
Miora

Ander mögliche Lösungsmittel sind noch agressiver als Wasser. Deshalb ist Wasser ein guter Kompromiss. Die Bildung der Wirkstoffe, die vor Wasser geschützt werden müssen, hat sich offenbar innerhalb lebender Zellen vollzogen und einem Milleu, das von Wasser weitestgehend frei war.

Ein anderes Problem der Entwicklung von Leben auf anderen Planeten ist auch die Temperatur. Zu hohe Temperaturen zerstören die komplexen Verbindungen, die nun mal zur Entstehung von Leben notwendig sind, und bei zu tiefen Temperaturen verläuft alles so langsam ab, dass das bisherige Alter des Universums nicht ausreicht, um eine auch nur entfernt an Leben erinnernde Substanz entstehen zu lassen.

Die meisten Biologen sind deshalb der Ansicht, dass flüssiges Wasser die beste Voraussetzung für das Entstehen von Leben auf einem Himmelskörper ist.
 

Bynaus

Registriertes Mitglied
und bei zu tiefen Temperaturen verläuft alles so langsam ab, dass das bisherige Alter des Universums nicht ausreicht, um eine auch nur entfernt an Leben erinnernde Substanz entstehen zu lassen.

Ja, aber nur, wenn man von der irdischen Biologie ausgeht. Leben in sehr kalten Lösungsmitteln könnte Substanzen gebrauchen, die bei höheren Temperaturen sehr schnell reagieren, so dass sie durch die geringere Temperatur gerade auf ein brauchbares Niveau herunterskaliert werden. Für Leben in flüssigem Methan / Ethan käme z.B. Acetylen in Frage, das bei diesen Temperaturen praktisch gleich schnell reagiert wie seine Gegenstücke in der irdischen Biologie.

Auch wenn ich mir sicher bin, dass die Biologen ihre Gründe haben, warum sie Wasser für das geeignetste Lösungsmittel halten, bezweifle ich doch, dass es das einzige ist. Ich könnte mir vorstellen, dass Leben in dutzenden von verschiedenen Konfigurationen existieren kann, Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff und Sauerstoff werden in den allermeisten Fällen eine wichtige Rolle spielen, doch der Rest ist, denke ich, recht flexibel. Ich denke, wir werden im Verlauf des 21. Jahrhunderts verschiedene dieser "Konfigurationen" in unserem eigenen Sonnensystem finden, und das wird das Fachgebiet der "Exobiologie" stark verändern...
 

ChMessier

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Bynaus schrieb:
Ja, aber nur, wenn man von der irdischen Biologie ausgeht. Leben in sehr kalten Lösungsmitteln könnte Substanzen gebrauchen, die bei höheren Temperaturen sehr schnell reagieren, so dass sie durch die geringere Temperatur gerade auf ein brauchbares Niveau herunterskaliert werden. Für Leben in flüssigem Methan / Ethan käme z.B. Acetylen in Frage, das bei diesen Temperaturen praktisch gleich schnell reagiert wie seine Gegenstücke in der irdischen Biologie.

Auch wenn ich mir sicher bin, dass die Biologen ihre Gründe haben, warum sie Wasser für das geeignetste Lösungsmittel halten, bezweifle ich doch, dass es das einzige ist. Ich könnte mir vorstellen, dass Leben in dutzenden von verschiedenen Konfigurationen existieren kann, Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff und Sauerstoff werden in den allermeisten Fällen eine wichtige Rolle spielen, doch der Rest ist, denke ich, recht flexibel. Ich denke, wir werden im Verlauf des 21. Jahrhunderts verschiedene dieser "Konfigurationen" in unserem eigenen Sonnensystem finden, und das wird das Fachgebiet der "Exobiologie" stark verändern...

Ich bezweilfe nicht, dass es auch Leben in Abwesenheit von Wasser geben könnte. Aber ich glaube, dass unser Universum noch zu jung ist, um solches Leben hervorgebracht zu haben. Und wenn ein solches Leben einmal entstehen sollte, wäre es sehr langsam.

Es gibt auch Theorien, oder sagen wir besser Gedankenspiele, wonach sich auch interstellare Wolken zu Lebensforumen entwickeln könnten. Man hat ja genügend organische Verbindungen in ihnen gefunden. Nehmen wir mal an, so eine Dunkelwolke entwickelt ein Bewusstsein. Wie würde das aussehen? Ihre Ausdehnung geht über Lichtjahre. Es würde doch ne Zeitlang dauern, bis die Zentralstelle registriert, dass ihr jemand "auf den Schwanz getreten ist".

Man kann schön spekulieren. Aber ich überlasse das den Science- fiction-Autoren.
 
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