Gibt es außer der Menschheit noch andere Zivilisationen im All? Über diese Frage haben bereits die Philosophen der Antike nachgedacht – doch noch immer gibt es keine eindeutige Antwort.

Eine Reihe von Erkenntnissen aus jüngster Zeit hat die Diskussion erneut angefacht. So konnten Astronomen nach langer erfolgloser Suche nun bestätigen, dass es auch außerhalb unseres Sonnensystems Planeten gibt: Mit ausgefeilten Messverfahren wurde in den letzten fünf Jahren bei mehr als drei Dutzend sonnenähnlichen Sternen nachgewiesen, dass sie von Himmelskörpern umkreist werden, deren Masse ungefähr derjenigen des Jupiters vergleichbar ist. Extrasolare Planeten von der Masse der Erde lassen sich mit dieser Methode zwar noch nicht aufspüren; doch sollten kleinere Planeten mindestens ebenso häufig sein wie große. Und weil nach unserem bisherigen Verständnis die Oberflächen von Planeten für die Entstehung und Entwicklung von Leben unabdingbar sind, unterstützen die astronomischen Befunde die weit verbreitete Annahme, dass Leben vielerorts im Universum anzutreffen sei.

Weitere Unterstützung erhält diese These durch neuere Einblicke in die Entwicklungsgeschichte des Lebens auf der Erde: Im Jahre 1993 berichtete J. William Schopf von der Universität von Kalifornien in Los Angeles, dass er in 3,5 Milliarden Jahre altem Sedimentgestein aus West-Australien fossile Bakterien gefunden hatte. Weil diese Organismen bereits recht komplex ausgestaltet waren, ist der Beginn der biologischen Evolution auf die Zeit vor etwa vier Milliarden Jahren anzusetzen. Die Erde selbst ist aber erst knapp 4,6 Milliarden Jahre alt und bot in den ersten 500 Millionen Jahren wegen des Dauerbeschusses von Gesteins- und Eisbrocken aus dem noch jungen Sonnensystem keine lebensfreundlichen Bedingungen. Als dieses Bombardement nachließ, scheint die Natur die Chance sofort ergriffen zu haben – dem Schritt zum Leben stehen offenbar keine großen Hürden im Weg.

Der Biochemiker und Nobelpreisträger Christian de Duve geht sogar so weit zu folgern: "Leben entsteht geradezu zwangsläufig … immer dann, wenn die physikalischen Bedingungen ähnlich jenen sind, die vor etwa vier Milliarden Jahren auf unserem Planeten herrschten." So gesehen sollte es in unserer Galaxis von Lebewesen nur so wimmeln.

Aber können wir daraus schließen, dass es massenhaft hoch entwickelte Zivilisationen gibt? Oft hört man das Argument, die Prinzipien der biologischen Evolution würden quasi automatisch für eine Fortentwicklung der anfänglich primitiven Lebensformen hin zu Intelligenz und Technologie sorgen. Aber dies muss nicht notwendigerweise so sein. Die Zweifel daran formulierte der Kernphysiker Enrico Fermi 1950 so: Wenn es überall Außerirdische gibt, wo sind sie dann? Sollten wir ihre Gegenwart nicht zweifelsfrei erkennen können?

Jede Diskussion dieses so genannten Fermi-Paradoxons muss zwei Fakten berücksichten:

- Alle Projekte zur Suche nach künstlichen Radiosignalen, die auf extraterrestrische Intelligenzen hinweisen würden, blieben bislang erfolglos.

- Es gibt keinen Beleg dafür, dass jemals Außerirdische die Erde besucht hätten.

Die Möglichkeit, mit radioastronomischen Methoden nach kosmischen Nachbarn zu suchen, diskutierten als erste ernsthaft die Physiker Giuseppe Cocconi und Philip Morrison in einem Artikel, der 1959 in der Zeitschrift "Nature" erschien. Im Jahr darauf begann eine Arbeitsgruppe am National Radio Astronomy Observatory in Green Bank (West Virginia) unter der Leitung von Frank D. Drake damit, die Radiosignale zweier naher Sterne nach künstlichen Signaturen abzusuchen. Diesem Projekt, genannt Ozma, folgte später eine Vielzahl weiterer Seti-Programme (nach englisch search for extraterrestrial intelligence). Derzeit führen Forscher sowohl aufwendige Durchmusterungen des gesamten Himmels als auch gezielte Beobachtungen Hunderter ausgewählter Sterne durch (siehe "Denkt dort draußen jemand?", SdW-Spezial: Intelligenz, S. 96). Doch trotz aller Anstrengungen konnte bislang kein Signal von Außerirdischen gefunden werden.

Allerdings steht Seti nach wie vor erst am Anfang, und auf Grund der bisherigen negativen Ergebnisse lassen sich außerirdische Zivilisationen keineswegs ausschließen. Denn die bisherigen Messungen decken nur einen kleinen Bruchteil des gesamten zu untersuchenden "Parameterraumes" ab, den die Größen Zielobjekt, Radiofrequenz, Antennenleistung und zeitliche Abdeckung aufspannen.

Immerhin lassen sich anhand des bisherigen Datenmaterials interessante Grenzen dafür setzen, wie häufig Zivilisationen im Universum vorkommen können, die über funktechnische Fähigkeiten verfügen (siehe "Wo sie versteckt sein könnten" in diesem Heft).

Das Fermi-Paradoxon tritt auf, sobald man einige der Voraussetzungen untersucht, die den Seti-Programmen zu Grunde liegen, insbesondere, was die Gesamtzahl von Zivilisationen – untergegangenen wie noch bestehenden – angeht. Einer der derzeit führenden Spezialisten auf diesem Gebiet, Paul Horowitz von der Harvard-Universität in Cambridge (Massachusetts), vermutet, dass innerhalb einer Entfernung von 1000 Lichtjahren von der Erde – in diesem Volumen gibt es etwa eine Million sonnenähnliche Sterne – wenigstens eine Zivilisation existiert, die sich durch Radiosignale verraten müsste. Die gesamte Galaxis sollte dann rund 1000 solcher Zivilisationen beherbergen.

Dies ist eine recht große Zahl, und wenn diese Kulturen eine im Vergleich zum Alter des Milchstraßensystems kurze Lebensdauer haben, müssen es noch viel mehr gewesen sein, die bereits untergegangen sind. Statistisch betrachtet ist die Anzahl der Zivilisationen zu einer bestimmten Zeit gleich ihrer Entstehungsrate mal ihrer mittleren Lebensdauer. Die Erstere wiederum lässt sich abschätzen als Gesamtzahl der jemals vorhandenen Zivilisationen geteilt durch das Alter der Galaxis, das etwa 12 Milliarden Jahre beträgt. Falls zum Beispiel die Entstehungsrate konstant ist und die Lebensdauer im Mittel 1000 Jahre beträgt, dann müsste es seit der Bildung der Galaxis insgesamt etwa 12 Milliarden technologisch hoch entwickelte Zivilisationen gegeben haben, damit heute tausend von ihnen existieren. Andere plausible Annahmen über die Entstehungsrate und die Lebenserwartung führen ebenfalls zu sehr großen Werten für die Gesamtzahl. Dies macht das Fermi-Paradoxon so delikat: Sollte wirklich keine einzige dieser Milliarden Zivilisationen einen für uns erkennbaren Existenzbeweis hinterlassen haben?

Dieses Problem diskutierten erstmals der Astronom Michael H. Hart und der Ingenieur David Viewing im Jahre 1975 unabhängig voneinander. Seitdem haben weitere Forscher die Überlegungen präzisiert. Alle nahmen als Ausgangspunkt, dass es für irdische Besuche von Aliens keinen stichhaltigen Beweis gibt. Aber selbst, wenn man den Berichten über Ufos Glauben schenkte, so können wir doch gewiss sein, dass Außerirdische niemals versucht haben, die Erde zu kolonisieren. Denn dies hätte die Evolution des Menschen vorzeitig beendet, und es gäbe uns nicht.

Um dieses Faktum mit der Annahme einer großen Häufigkeit von Zivilisationen in der Galaxis in Einklang zu bringen, muss eine der vier folgenden Erklärungen gelten:

- Interstellare Raumfahrt ist technisch nicht möglich;

- interstellare Raumfahrt ist zwar technisch möglich, aber die Außerirdischen nutzen sie nicht;

- Außerirdische bereisen zwar die Galaxis, sind aber bisher nicht bei uns erschienen;

- Außerirdische waren oder sind in der Nähe der Erde, wollen aber nicht mit uns in Kontakt treten.

Wenn wir jede dieser vier Möglichkeiten ausschließen können, dann müssten wir uns mit dem Gedanken vertraut machen, die am weitesten fortgeschrittene Zivilisation in der Galaxis zu sein.

Die erste Möglichkeit können wir eindeutig widerlegen. Es gibt kein Naturgesetz oder technisches Hindernis, das interstellare Raumfahrt verbieten würde. Bereits in der frühen Phase der Raumfahrt, in der wir uns befinden, haben die Ingenieure Antriebsmechanismen entworfen, mit denen sich 10 bis 20 Prozent der Lichtgeschwindigkeit erreichen lassen. Die Reise zu benachbarten Sternen wäre damit eine Sache von wenigen Jahrzehnten (siehe "Aufbruch zu den Sternen" von S. D. Leifer, SdW 8/99, S. 90).

Aus demselben Grund ist die dritte Möglichkeit genauso problematisch. Jede Zivilisation, die über eine fortgeschrittene Raumfahrttechnologie verfügt, könnte innerhalb einer kosmologisch kurzen Zeitspanne das gesamte Milchstraßensystem besiedeln – etwa indem jede der neugegründeten Kolonien nach einer gewissen Entwicklungszeit ihrerseits neue Kolonien in benachbarten Sonnensystemen errichtet. Auf diese Weise würde die Anzahl der bewohnten Welten exponentiell zunehmen. Wie eine Kugelwelle würde sich der kolonisierte Bereich in alle Richtungen ausweiten mit einem Tempo, das von der Geschwindigkeit der Raumschiffe und der Entwicklungszeit der Kolonien abhinge.

Angenommen, der typische Abstand der Kolonien betrage zehn Lichtjahre, die Raumschiffe bewegten sich mit zehn Prozent der Lichtgeschwindigkeit, und die Zeitspanne zwischen der Errichtung einer Kolonie und der Aussendung von Tochterkolonien betrage 400 Jahre. Die "Besiedlungsfront" breitete sich dann mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 0,02 Lichtjahren pro Jahr aus. Da die Galaxis einen Durchmesser von 100000 Lichtjahren hat, wäre sie bereits nach rund fünf Millionen Jahren vollständig besiedelt. Für einen Menschen ist dies zwar ein unvorstellbar langer Zeitraum, doch entspricht er nur 0,05 Prozent des Alters unserer Galaxis. Auch verglichen mit anderen astronomischen oder biologischen Zeitskalen wäre es sozusagen nur ein Augenblick. Die größte Ungewissheit liegt in der Entwicklungszeit der Kolonien bis zur Bildung von Tochterkolonien. Eine vernünftige obere Grenze dafür könnten 5000 Jahre sein. Denn solange hat die Menschheit von den ersten Stadtgründungen bis zur Raumfahrt benötigt. Mit diesem Wert würde die vollständige Besiedlung des Milchstraßensystems 50 Millionen Jahre dauern.

Die Schlussfolgerungen liegen auf der Hand: Jede Zivilisation mit der Fähigkeit und dem Willen zur Kolonisierung der Galaxis könnte dies getan haben, bevor mögliche Konkurrenten auch nur die Chance gehabt hätten sich zu entwickeln. Im Prinzip könnte dies bereits vor Milliarden von Jahren geschehen sein, als es auf der Erde nur Mikroben gab und unser Planet offen für außerirdische Besucher war. Aber kein physisches Relikt, keine chemische Spur und kein Hinweis auf eine biologische Beeinflussung liegt uns vor. Selbst wenn eine fremde Intelligenz das Leben auf der Erde gesät hätte, wie manche Wissenschaftler mutmaßen, dann wären wir seitdem allein gelassen worden.

Aus all dem folgt, dass die Lösung des Fermi-Paradoxons im Verhalten der Außerirdischen zu suchen ist. Zum Beispiel müsste es eine starke Tendenz zur Selbstzerstörung, ein verbreitetes Desinteresse an der galaktischen Kolonisierung oder einen strengen ethischen Codex zum Schutz primitiver Lebensformen geben. Viele Seti-Forscher, aber auch andere, die von einer weiten Verbreitung von Zivilisationen in der Galaxis überzeugt sind, weichen den Konsequenzen des Fermi-Paradoxons aus, indem sie eine oder mehrere dieser soziologischen Betrachtungen unkritisch übernehmen.

Doch es gibt dabei ein grundsätzliches Problem: Diese soziologischen Betrachtungen sind nur dann plausibel, wenn die Anzahl von Zivilisationen klein ist. Falls die Galaxis aber Millionen oder sogar Milliarden von technologischen Kulturen hervorgebracht hat, erschiene es sehr unwahrscheinlich, dass sie sich alle selbst zerstörten, alle auf ihrem Planeten sesshaft blieben oder alle dieselben ethischen Grundsätze im Umgang mit primitiven Lebensformen entwickelten. Eine einzige Zivilisation, die sich tatsächlich zur Kolonisierung der Galaxis entschlossen hätte, würde ausreichen, uns mit dem Fermi-Paradoxon zu konfrontieren. Und in der Tat, die einzige Zivilisation, über deren Verhalten wir etwas Konkretes wissen, nämlich unsere eigene, hat sich bisher nicht selbst zerstört, zeigt alle Anzeichen von Expansionsdrang und geht nicht gerade zimperlich mit anderen Lebensformen um.

Ein Programm zur Kolonisierung der Galaxis erscheint mir aus mehreren Gründen wahrscheinlich – trotz der enormen Anstrengungen, die es mit sich bringen würde. Erstens würde eine Zivilisation mit Eroberungsdrang auf ihrem Heimatplaneten einen Evolutionsvorteil haben, und diese Eigenschaft könnte sich durchaus in die Phase der Raumfahrt fortpflanzen. Zweitens könnte die Kolonisierung nicht nur aus biologischen, sondern auch aus politischen oder religiösen Gründen oder aus wissenschaftlicher Neugier erfolgen. Dies ist durchaus plausibel, denn die erste Zivilisation, die sich zur Kolonisierung entscheidet, würde per definitionem die einzige bleiben.

Des Weiteren hat jede Zivilisation, egal wie friedfertig, sesshaft oder wenig neugierig sie sein mag, zumindest einen Grund zur interstellaren Migration: Ihr Heimatstern leuchtet nicht für immer. Bisher sind bereits mehrere Hundertmillionen sonnenähnliche Sterne in unserer Galaxis verloschen, weil sie ihren Vorrat an Wasserstoff aufgebraucht hatten. Sie blähten sich zunächst zu roten Riesensternen auf und endeten schließlich als Weiße Zwerge. Wenn es Zivilisationen in der Nähe solcher Sterne gegeben hat, wo sind sie dann heute? Haben sie sich einfach ihrem Schicksal ergeben?

Die offensichtliche Seltenheit technologischer Zivilisationen verlangt nach einer Erklärung. Eine Möglichkeit ergibt sich aus der chemischen Entwicklung des Milchstraßensystems. Alles Leben auf der Erde – und ebenso jeder denkbare biochemische Prozess außerhalb unseres Heimatplaneten – ist auf verschiedene Elemente wie Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff angewiesen. Im Kosmos waren jedoch anfangs nur Wasserstoff und Helium vorhanden. Erst Sterne, die sich aus diesen leichten Gasen gebildet haben, bauen in ihrem Innern die schwereren Elemente durch Kernverschmelzung auf. Nach und nach gelangen diese synthetisierten Elemente in das interstellare Medium, aus dem sich erneut Sterne und Planeten bilden können. In der Zeit weit vor der Entstehung unseres Sonnensystems war die Konzentration schwerer Elemente im interstellaren Medium geringer – möglicherweise zu gering, um Leben hervorbringen zu können. Verglichen mit anderen Sternen unserer galaktischen Umgebung enthält die Sonne recht viel schwere Elemente. Vielleicht gab dieser Umstand unserem Sonnensystem einen kleinen, aber entscheidenden Vorsprung, der die Entstehung von Leben begünstigte.

Doch dieses Argument ist nicht so stichhaltig, wie es zunächst erscheinen mag. So wissen die Astrophysiker nicht, welcher Mindestanteil an schweren Elementen für die Entstehung von Leben erforderlich ist. Sollten bereits Konzentrationen von einem Zehntel des solaren Wertes ausreichen, was zumindest plausibel ist, dann könnte sich Leben auch weit vor unserer Zeit um andere Sonnensysteme entwickelt haben. Des Weiteren ist unsere Sonne trotz ihrer überdurchschnittlichen Anreicherung mit schweren Elementen nicht einzigartig. So hat etwa der nahe sonnenähnliche Stern 47 Ursae Majoris, der von einem jupiterähnlichen Planeten umkreist wird, dieselbe Anreicherung mit schweren Elementen wie die Sonne, ist aber schätzungsweise bereits sieben Milliarden Jahre alt. Sollte sich innerhalb dieses Planetensystems Leben entwickelt haben, hätte es uns gegenüber womöglich einen Vorsprung von 2,5 Milliarden Jahren. Weil es in unserer Galaxis viele Millionen ähnlich alte, mit schweren Elementen vergleichsweise hoch angereicherte Sterne gibt, bietet die chemische Entwicklung des Milchstraßensystems für sich allein noch keine Lösung des Fermi-Paradoxons.

Meiner Meinung nach liefert die Geschichte des Lebens auf der Erde eine überzeugendere Erklärung. Lebewesen gibt es hier nahezu seit Anbeginn, aber mehrzellige Organismen haben sich erst vor etwa 700 Millionen Jahren entwickelt. Über drei Milliarden Jahre lang hatten ausschließlich Einzeller die Erde bevölkert. Diese lange Zeitspanne legt nahe, dass die Bildung von mehrzelligen Lebewesen sehr unwahrscheinlich ist und dass sie sich nur auf einem winzigen Bruchteil der Millionen von Planeten ereignet hat, auf denen einzellige Mikroorganismen existieren.

Gewiss war die Ära der Mikroben eine für die Entwicklung tierischen Lebens notwendige Entwicklungsstufe. Möglicherweise währte sie nur deshalb so lange, weil über den Stoffwechsel der Einzeller erst genügend Sauerstoff produziert werden musste, bevor sich komplexere Organismen bilden konnten. Auf andere belebte Planeten könnte das gleiche zutreffen. Aber selbst, wenn dies ein allgemeingültiges Schema sein sollte, bedeutet es noch nicht, dass die biologische Entwicklung stets zu intelligenten Wesen oder gar zu technologisch hoch entwickelten Kulturen führt. Dieser Prozess hängt sicherlich von vielfältigen Umwelteinflüssen ab, bei denen der Zufall eine nicht unwesentliche Rolle spielt.

Als Beispiel mag das Schicksal der Saurier dienen: Diese Urweltechsen dominierten 140 Millionen Jahre lang die Erde und brachten trotzdem keine technische Intelligenz hervor. Ohne ihr Verschwinden, hervorgerufen durch eine zufällige Katastrophe, wäre die biologische Evolution gänzlich anders verlaufen. Die Entwicklung intelligenten Lebens auf der Erde beruhte auf einer Reihe zufälliger Ereignisse, von denen zumindest einige eine sehr geringe Wahrscheinlichkeit hatten. Der Physiker Brandon Carter folgerte 1983 daraus: "Zivilisationen ähnlich der unseren sind wahrscheinlich extrem selten, selbst wenn es in weit größerer Zahl Orte in unserer Galaxis gibt, die ähnlich angenehme Bedingungen bieten wie unser Heimatplanet."

Natürlich können sich alle diese Argumente irgendwann als falsch herausstellen. Im Jahre 1853 bemerkte William Whewell, ein berühmter Vorreiter der Debatte über außerirdisches Leben: "Die Diskussionen, an denen wir teilhaben, gehören zu dem äußeren Grenzbereich der Wissenschaft, dort wo das Wissen … endet und die Unkenntnis beginnt." Trotz aller Fortschritte seit damals hat sich an unserer Lage prinzipiell nichts geändert. Die einzige Möglichkeit, unser Wissen zu mehren, besteht darin, die Natur noch genauer zu erforschen.

Das heißt, wir sollten das Seti-Programm solange fortsetzen, bis wir entweder künstliche Radiosignale finden oder – was meiner Meinung nach wahrscheinlicher ist – bis wir enge Grenzen für die Anzahl von Zivilisationen setzen können, die über Funktechnik verfügen. Wir sollten unseren Nachbarplaneten Mars sorgfältig untersuchen, um herauszufinden, ob es dort einst Leben gegeben hat – und wenn nicht, warum nicht. Wir sollten zügig die Planung und den Bau von großen Weltraumteleskopen vorantreiben, mit denen sich erdähnliche extrasolare Planeten finden und spektroskopische Spuren von Leben in deren Atmosphären entdecken lassen. Und schließlich sollten wir interstellare Raumsonden entwi- ckeln, mit denen die Planeten um nahe Sterne untersucht werden können.

Nur mit einem solch energischen Gesamtprogramm wird sich unsere Stellung in der kosmischen Ordnung besser verstehen lassen. Sollten wir keine Hinweise auf andere technisierte Zivilisationen entdecken, so könnte uns die Aufgabe zufallen, das Milchstraßensystem zu erforschen und zu kolonisieren.

Literaturhinweise

Zivilisationen im All. Sind wir allein im Universum? Von Ulrich Walter. Spektrum Akademischer Verlag, 1999.

Sind wir allein im All? Auf der Suche nach außerirdischem Leben. Von Heather Couper und Nigel Henbest. Tessloff, 1998.

Die Suche nach Leben im All. Von Silvia von der Weiden. Droemer, 1998.

Signale ohne Antwort? Die Suche nach außerirdischem Leben. Von Emmanuel Davoust. Seehamer, 1997.

Extraterrestrials, Where Are They? Herausgegeben von Ben Zuckerman und Michael H. Hart. Cambridge University Press, 1995.
Aus: Spektrum der Wissenschaft 11 / 2000, Seite 32
© Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft mbH