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Thema: Leben ohne Wasser

  1. #1
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    Standard Leben ohne Wasser

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    "Die Chemie des Lebens basiert auf Wasser"
    diese Aussage ist richtig mit der Einschränkung
    "Leben auf der Erde" oder "Leben wie wir es kennen"
    Ich habe aber immer (auch hier im Forum) dafür plädiert, daß man sich weder Kohlenstoff-chauvinismus noch Wasser-chauvinismus zu eigen machen sollte, wenn es um den universellen Lebens-begriff geht, und ich freue mich immer wieder, wenn ich irgendwo Ideen oder wissenschaftliche Arbeiten finde, ob nun über stoffwechselnde fortpflanzungsfähige Kristalle, oder wie im folgenden beschrieben, nicht auf Wasser basierende Lösungsmittel als Medium für Lebensprozesse. (wie man sie sogar auf Titan vorfindet...
    sicher auch anderswo im Weltall bei nicht so tiefen Temperaturen)

    “The presence of vinyl cyanide in an environment with liquid methane suggests the intriguing possibility of chemical processes that are analogous to those important for life on Earth.”

    http://advances.sciencemag.org/conte.../e1400067.full

    Eine Oberfläche, die mit Pools von Kohlenwasserstoffen weit verbreitet ist ... und Titan ist ein Ort der Methanregen, -flüsse und -Seen .... könnte es ermöglichen, dass sich Moleküle von Vinylcyanid (C2H3CN; also known as acrylonitrile or propenenitrile) miteinander verbinden und Membranen bilden, die den auf der Erde gefundenen lipidbasierten Zellmembranen ähneln. Titans komplexe organische Moleküle zusammen mit seiner Stickstoffatmosphäre und dem Vorhandensein von Kohlenstoff-basierten Molekülen sind interessante Bestandteile.

    Da nun definitiv das Molekül, Vinylcyanid entdeckt wurde, das unser bester Kandidat für eine "Protocelle" ist, und das stabil und flexibel in flüssigem Methan sein kann. "Ist dies ein Schritt vorwärts, um zu verstehen, ob Titans Methanmeere eine exotische Form des Lebens beherbergen könnten. Saturns Mond Enceladus ist der Ort, um nach dem Leben wie bei uns zu suchen, das Leben, das in flüssigem Wasser existiert. Auf Titan andererseits kann eine exotische Art von Leben beginnen und sich entwickeln in einer wirklich fremden Umgebung, die von flüssigem Methan.

    Und noch weiter draußen im Universum?
    "Not only is the universe stranger than we imagine, it is stranger than we can imagine"
    JBS Haldane
    Gruß von Ispom

  2. #2
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    Standard

    Ein spannender Artikel. Ich denke das Haldane-Zitat trifft es genau. Es ist für uns extrem schwierig, uns etwas derart komplexes wie ausserirdische Biologie vorzustellen - erst recht auf einer anderen chemischen Basis! Da müssen so viele Dinge zusammen funktionieren (mit der Membran allein ist es ja noch nicht getan!), dass es unklar ist, ob sowas überhaupt möglich ist (merke: ich schrieb, "unklar", und das ist nicht etwa eine Floskel, um anzudeuten, dass ich denke, dass es unmöglich ist). Ich halte es absolut für möglich, dass es andere "Biologien" gibt - aber genauso halte ich es auch nicht für ausgeschlossen, dass alles existierende Leben auf Wasser/Kohlenstoff basiert. Wir wissen es einfach nicht.

    Die Suche nach Planeten in bewohnbaren Zonen hat aus meiner Sicht auch nichts mit "Wasser/Kohlenstoff-Chauvinismus" zu tun, sondern viel mehr damit, dass wir sicher WISSEN, dass Leben auf Wasser/Kohlenstoff-Basis möglich ist. Weil wir existieren, auf dieser Basis. Das ist schon mal besser als gar nichts zu wissen, das gibt uns einen Startpunkt. Wenn man in der Nacht den Schlüssel verliert, ist es keine schlechte Idee, erst mal da zu suchen, wo die Strassenlampe ist - vielleicht ist er ja da. Wenn nicht, dann kann man immer noch bis zum Morgen warten (oder so ).

    Und ja, wir sollten eines Tages einen Rover zum Titan schicken, am besten in die Nähe dieser "Seen".
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  3. #3
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    Standard

    Hallo,

    dazu habe ich vor einigen Wochen schon einmal etwas in einem anderen Forum geschrieben, wo ich derzeit auch poste.

    Viele Grüße!

  4. #4
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    Standard

    Auf Titan gibt es schon eine ganze Menge Wasser, und Schwefel und Stickstoff und Kohlenstoff in Form von Methan, Ethan und Ethen und anderer Kohlenwasserstoffe. Also schon eine Ganze Menge, was wir auch hier für Leben brauchen. Und warum sollte kein Leben möglich sein, wenn nicht das Wasser, sondern die Kohlenwasserstoffe flüssig sind?

    Was für Leben wohl immer gebraucht wird, ist ein Energieunterschied, und den gibt es auch viel näher, nämlich im Erdkern. Vielleicht gibt es sogar im Erdinneren exotisches Leben. Fände ich zumindest witzig.

    Mit freundlichen Grüssen
    pane

  5. #5
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    Standard

    Hallo pane,

    Und warum sollte kein Leben möglich sein, wenn nicht das Wasser, sondern die Kohlenwasserstoffe flüssig sind?
    Das liegt an den Eigenschaften dieser Flüssigkeiten. Wasser ist eine polare Flüssigkeit. Die Wassermoleküle haben einen positiven und einen negativen elektrischen Pol (Dipol-Molekül), so dass sich Moleküle, die ebenfalls polar sind, darin lösen können. Unpolare Flüssigkeiten, wie Öl oder Benzin lösen sich in Wasser nicht, sondern bilden eine Grenzschicht aus, über der sich die Ölflüssigkeit ansammelt.

    Für die Entstehung von Membranen und Biokatalysatoren (Enzymen) sind polare Moleküle notwendig, also z.B. Aminosäuren, aber auch Fettsäuren mit einer polaren Molekülgruppe (z.B. Phospholipide, die die Zellmembranen bilden). Solche Moleküle lösen sich in Wasser und anderen polaren Flüssigkeiten (z.B. Alkohole oder organischen Säuren - Essigsäure oder Ameisensäure), aber eben nicht in unpolaren Flüssigkeiten wie Methan oder Ethan, welche auf Titan flüssig sind. Löslich sind in Methan und Ethan nur unpolare Moleküle, wie z.B. längerkettige Alkane, Alkene oder Alkine oder aromatische Verbindungen (Benzen, Styren oder Toluen), die aber aus chemischer Sicht recht eintönig gebaut sind, weil sie nur abgesättigte Seitenketten aufweisen, die keine katalytischen Aktivitäten zulassen.

    Unsere irdischen Enzyme weisen in den aktiven Zentren stets polare Molekülreste auf, die aufgrund ihrer unterschiedlichen Polarität mit anderen Molekülen wechselwirken und so z.B. Moleküle spalten oder Moleküle miteinander verbinden oder Moleküle umlagern oder auf Moleküle andere Atomgruppen übertragen usw. usw. Mit unpolaren Molekülresten ist so etwas nicht zu bewerkstelligen, weil das notwendige Energiegefälle infolge der fehlenden Polarität nicht erzeugt werden kann. Folglich ist das Zustandekommen eines Stoffwechselsystems, welches sich als Ganzes selbst erhalten kann, aufgrund der zu eng begrenzten chemischen Vielfalt nicht möglich. Hinzu kommen die tiefen Temperaturen, die die chemischen Prozesse derart verlangsamen, dass Rückkopplungsprozesse, die zur Selbststabilisierung beitragen könnten, den drohenden Kollaps infolge des Wirkens von Zerfallsprozessen nicht abwenden könnten.

    Auch die gefundenen Azotosomen retten hier nicht wirklich die Situation, da sie von der Struktur her erheblich instabiler sind als unsere Lipidmembranen - was eben wiederum auf die umgekehrte Polarität der Flüssigkeiten zurückzuführen ist. Leben auf Titan schließe ich daher von vornherein aus. Aber ich bin offen für Überraschungen ...

  6. #6
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    Noch etwas: Sah die Erde früher, also zu der Zeit, als das Leben entstand, dem Titan nicht viel ähnlicher als heute? Sicherlich war es auch damals schon wärmer, aber die Erdatmosphäre war eine reduzierende und nicht eine oxidierende.

    mit freundlichen Grüssen
    pane

  7. #7
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    Hallo pane,

    Sah die Erde früher, also zu der Zeit, als das Leben entstand, dem Titan nicht viel ähnlicher als heute?
    Nicht wirklich. Die Titan-Atmosphäre ist Stickstoff-dominiert, so wie unsere Atmosphäre heute. Vor 4 Milliarden Jahren war die Erdatmosphäre CO2- und Wasserdampf-dominiert - also weitgehend neutral. Reduzierende Bedingungen waren im Umfeld von vulkanischen Aktivitäten gegeben, also in Kraterseen, Hydrothermalquellen, Geothermalquellen, Geysiren usw., aber eben nicht über die globale Atmosphäre verteilt.

    Und die höheren Temperaturen im Vergleich zum Titan ließen es eben zu, dass auf der Erde flüssiges Wasser auskondensieren konnte, statt als Eismantel auszufrieren.

  8. #8
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    Zitat Zitat von Mahananda Beitrag anzeigen

    Nicht wirklich. Die Titan-Atmosphäre ist Stickstoff-dominiert, so wie unsere Atmosphäre heute. Vor 4 Milliarden Jahren war die Erdatmosphäre CO2- und Wasserdampf-dominiert - also weitgehend neutral.
    Stickstoff ist doch wohl auch weitgehend neutral.

    Zitat Zitat von Mahananda Beitrag anzeigen

    Reduzierende Bedingungen waren im Umfeld von vulkanischen Aktivitäten gegeben, also in Kraterseen, Hydrothermalquellen, Geothermalquellen, Geysiren usw., aber eben nicht über die globale Atmosphäre verteilt.
    Also genau da, wo wahrscheinlich das Leben entstanden ist.

    Zitat Zitat von Mahananda Beitrag anzeigen
    Und die höheren Temperaturen im Vergleich zum Titan ließen es eben zu, dass auf der Erde flüssiges Wasser auskondensieren konnte, statt als Eismantel auszufrieren.
    Ich glaube ja auch nicht, dass das Leben auf Titan, wenn es dann existiert, so aussieht wie auf der Erde.

    Woraus besteht die Titanoberfläche? Sicherlich hauptsächlich aus Wassereis, aber ich denke, dass ist so als wenn man sagt, die Erdoberfläche besteht hauptsächlich aus Siliziumdioxid, also Quarz. Das ist zwar richtig, aber doch gibt es auf der Erde noch eine Menge anderes Zeugs. Meist auch auf Siliziumbasis, aber eben nicht Quarz. Weiß man welche Verbindungen es sonst noch so auf der Titanoberfläche gibt?

    Mit freundlichen Grüssen
    pane

  9. #9
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    Hallo pane,

    Stickstoff ist doch wohl auch weitgehend neutral.
    Ja schon, aber Du hattest geschrieben, dass die Erdatmosphäre früher reduzierend gewesen ist und dies in Bezug zur Titanatmosphäre gebracht, die tatsächlich reduzierend ist, weil sich ein nennenswerter Anteil von Methan in ihr befindet. Die UV-Strahlung sorgt dann dafür, dass die Moleküle auseinanderbrechen, Radikale bilden und diese Radikale sich dann zu komplexeren Molekülen zusammenfügen - bis hin zu den sogenannten Tholinen, die dann als Staub auf den Boden regnen.

    Also genau da, wo wahrscheinlich das Leben entstanden ist.
    Vermutlich. Vermutlich aber auch in Gezeitenzonen mit wechselndem Salzgehalt des Wassers und permanentem Zustrom und Abstrom von Flüssigkeiten, die mit diversen organischen Molekülen angereichert sind, welche aus den Bereichen stammen, wo reduzierende Bedingungen vorherrschten. Und nicht zu vergessen die Phosphate, die ja auch in löslicher Form von irgendwo herkommen müssen ...

    Ich glaube ja auch nicht, dass das Leben auf Titan, wenn es dann existiert, so aussieht wie auf der Erde.
    Wenn es so etwas auf Titan gäbe (was ich persönlich für ausgeschlossen halte), dann würde es von der Gestalt her unseren Archaeen ähneln - also eine relativ dünne Zellmembran mit einer Größe im einstelligen Mikrometerbereich. Der Stoffwechsel wäre allerdings exotisch wegen der unpolaren Flüssigkeit als Biosolvens.

    Weiß man welche Verbindungen es sonst noch so auf der Titanoberfläche gibt?
    Nicht sicher, aber man darf begründet vermuten, dass über Meteoriten auch anderes Material auf der Oberfläche vorhanden ist - von Silikaten über Metalle bis hin zu gefrorenen Gasen von Kometen, die den Weg bis zur Oberfläche gefunden haben. Und dann natürlich die schon erwähnten Tholine, die als Staub auf die Oberfläche herabregnen und u.a. Dünen bilden.

  10. #10
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    Zitat Zitat von Mahananda Beitrag anzeigen
    Vor 4 Milliarden Jahren war die Erdatmosphäre CO2- und Wasserdampf-dominiert
    Nicht sicher, dass das so stimmt, zumindest wissen wir es nicht mit dieser Bestimmtheit. Stickstoff war wohl schon über lange Zeit das dominierende "Stützgas" der Atmosphäre, eine reine CO2+Wasser-Atmosphäre wäre wohl kaum stabil gewesen. Der CO2-Gehalt war in früheren Zeiten im Schnitt höher, das ist korrekt, aber ob er so hoch war dass er dem Stickstoff Konkurrenz machen konnte, da hätte ich auf jeden Fall noch nie eine Arbeit gesehen, die das für irgend eine Zeit plausibel macht (bestenfalls habe ich Werte von einigen Prozent CO2 gesehen). Der Wasserdampfgehalt dieser Atmosphäre ist dann eine Funktion der Temperatur und der verfügbaren Ozeanfläche. Wenn Wasserdampf je die Atmosphären-Zusammensetzung dominiert hätte, dann wäre die Erde damit sofort in den Zustand des "Moist Greenhouse" eingetreten, bei dem die Troposhäre mit Wasserdampf gesättigt ist, an der Tropopause und darüber Wasser durch UV-Licht gespalten und der Wasserstoff ins All verloren wird. Dabei würde Protium gegenüber Deuterium bevorzugt verloren. Der Deuterium-Gehalt des irdischen Wassers passt aber gut zu jenem von Meteoriten und legt daher nahe, dass die Erde nicht viel Wasser auf diese Weise verloren hat - und entsprechend wohl auch nie im Moist Greenhouse war.

    Natürlich ist das für die Diskussion um Leben auf Titan ohne Relevanz. Ich wollte nur festhalten, dass die Erdatmosphäre wohl schon immer N2-dominiert war, wobei natürlich die anderen Gase (CO2, Wasser, Methan, Sauerstoff) je nach Epoche verschieden grosse Beiträge hatten.
    Geändert von Bynaus (28.08.2017 um 15:25 Uhr)
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