AstroGeo - Geschichten aus Astronomie und Geologie

Nachdem Astronominnen und Astronomen angefangen hatten, sich mithilfe von Teleskopen ein genaueres Bild von Sonne, Mond und Sternen zu machen, stand ihnen im 19. Jahrhundert eine weitere Revolution bevor: die Spektroskopie. Dabei wird das Licht eines Himmelskörpers nicht direkt ins Auge gelenkt, sondern durch ein Spektroskop. Das weiße Sonnenlicht wird so beispielsweise in alle Farben des Regenbogens aufgeteilt, von rot über orange und gelb bis hin zu grün und blau-violett.

Doch in diesem Regenbogenspektrum tauchten hunderte von dunklen Linien auf, manche von ihnen pechschwarz, andere eher dünn und blässlich. Wie sich herausstellen sollte, waren diese Absorptionslinien die eigentliche astronomische Revolution. Denn sie verrieten erstmals, welche chemischen Elemente ein Himmelskörper enthält. Mithilfe der Spektroskopie – oder, wie sie später genannt wurde, der Astrophysik – konnten Forschende nicht nur die Bewegung der Himmelskörper beobachten, sondern zum ersten Mal herausfinden, woraus sie bestehen. Es war etwas, von dem Philosophen wie der Franzose Auguste Comte nur wenige Jahre zuvor völlig überzeugt war, dass genau dies ein Ding der Unmöglichkeit sei und für immer bleiben werde.

Das Spektrum der Sonne verrät, dass es in der Sonnenatmosphäre Natrium, Kalzium oder Eisen gibt. Denn die Absorptionslinien im Sonnenspektrum entsprechen den Spektrallinien dieser Elemente, die Chemiker in ihren Laboren auf der Erde messen konnten. Die Linien sind wie eine Art Fingerabdruck eines chemischen Elements. Doch als ein englischer Astronom namens Norman Lockyer im Jahr 1870 sein Spektroskop auf die Sonne richtete, entdeckte er etwas ganz und gar Ungewöhnliches: eine Spektrallinie im orange-gelben Bereich, die sich keinem bekannten Element auf der Erde zuordnen ließ.

In dieser Folge des AstroGeo-Podcasts erzählt Franzi die Geschichte des himmlischen Heliums: Bis heute ist das Edelgas das einzige Element, das zuerst im Weltraum entdeckt wurde, in der Atmosphäre der Sonne, bevor Jahrzehnte später der Nachweis in einem irdischen Labor gelang. Es ist eine Geschichte, in der totale Sonnenfinsternisse eine große Rolle spielen, Prismen, unerschrockene Astronomen – sowie Heißluftballons und eine waghalsige Flucht aus dem belagerten Paris während des Deutsch-Französischen Kriegs.

Episodenbild: NOAO/AURA/NSF

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Manchmal landeten Insekten auf dem frisch ausgeflossenen Harz eines Baumes, klebten fest und wurden schließlich von dem Harz eingeschlossen. Dieses Harz wurde später Teil des Bodens und des Sediments und schließlich zu einem durchscheinenden Stein – dem Bernstein. Mit viel Glück findet viele Tausend oder Millionen Jahre später ein Mensch den Bernstein mit dem Insekt darin.

Was nach dem Stoff für eine bekannte Science Fiction-Filmserie klingt, ist zumindest im Ansatz Realität: Karl erzählt in dieser Folge nicht etwa von eingeschlossen Stechmücken mit Dinosaurier-DNA, sondern von Insekten, die uns deutlich sympathischer sind. Es geht um die Bienen: wer ihre Vorfahren waren, wann in der Erdgeschichte sie sich entwickelten und wieso sie zu dem wurden, was sie heute sind. Wir schätzen sie als wichtige Bestäuber von Blütenpflanzen, züchten die europäische Honigbiene, lassen uns ihren Honig schmecken. Dabei sind Bienen eine extrem diverse Tiergruppe, die als Einzelgänger oder in riesigen sozialen Völkern lebt.

Insektenforscher sind froh über fossilisierte Insekten, ob in Bernstein oder eingebettet in Tonstein. Dank ihnen wissen sie: Bienen entstanden aus fleischfressenden Vierflüglern, die eher den heutigen Grabwespen ähnelten. Zu Beginn der Kreidezeit tauchten dann die ersten Blütenpflanzen auf, die sich quasi zeitgleich mit den ersten Bienenarten über die Welt ausbreiteten. Bienchen und Blümchen beeinflussten sich dabei gegenseitig. Schon am Ende der Kreidezeit vor 66 Millionen Jahren hatten Blütenpflanzen die Kontinente erobert – und mit ihnen die Bienen.

Es geht in dieser Folge um wild lebende Bienen, um Solitärbienen und um Hummeln. Auch die europäische Honigbiene gehört dazu: Sie ist zwar heute ein weitgehend domestiziertes Tier, das von Imkern gehalten, versorgt oder gegen Krankheiten oder Parasiten behandelt wird. Wild lebend kommt es in unseren Breiten kaum noch vor. Uns Menschen ist sie nah und nützlich. Wir verwenden die Honighbiene als Covergirl für Naturschutzbroschüren oder Wahlplakate, was nicht immer gerechtfertigt ist. Zurecht geschätzt wird sie als wichtige Bestäuberin in der Kulturlandschaft.

Episodenbild: public domain, Sara Guerrieri, USGS

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Es geht zunächst um den Begriff SETI, die Suche nach außerirdischem Leben (Search for Extraterrestrial Intelligence): Können wir die Menschheit wirklich als intelligent bezeichnen gegenüber Lebewesen der Erde, die nicht ihre Lebensgrundlage selbst zerstören? Wir sprechen darüber, dass der Begriff der Intelligenz nicht einfach und vielleicht im Kontext von SETI nicht mehr zeitgemäß ist.

Mal wieder geht es um die Chemie: Was ist eine Oxidation, was eine Reduktion und welche Eselsbrücken tragen weit genug, das korrekt im Kopf zu behalten? Außerdem sprechen Franzi und Karl darüber, warum Wasserdampf in einer planetaren Atmosphäre zumindest ein guter Anhaltspunkt für ein angenehm warmes Klima ist und was dieses Gas mit Kohlendioxid oder Methan zu tun hat.

Besonders widmen wir uns nochmal dem Sauerstoff und woher dieser stammt: Karl hält ein Loblied auf die Cyanobakterien, die einzige Art, die jemals in der Erdgeschichte die Fotosynthese entwickelt hat. Wir sollten speziell der Art Prochlorococcus sehr dankbar sein – und zwar mit jedem Atemzug.

Es geht erneut um die Hebung der Alpen und den Plattenabriss: Bei archimedischen Verwirrungen um den Aufstieg der Alpen sprechen wir über die zerrissene und doch untergehende Titanic und wie weit diese Analogie trägt. Die in der Tiefe in einer Metamorphose verwandelten Gesteine geben Anlass, über die Farben in der Geologie zu sprechen. Leider sind sie häufig nicht hilfreich bei der Bestimmung eines Minerals – zumindest sollte man vorsichtig sein.

Zuletzt kommt es zur Ziehung der Lottozahlen: Franzi hilft als Glücksfee, einen Gewinner des Gewinnspiels zu ziehen. Wir sprechen darüber, was für euch die schönsten Gesteine der Welt sind und warum Schönheit subjektiv ist.

Die Alpen sind ein Hochgebirge, dessen höchster Gipfel über 4800 Meter misst. Die Berge der Alpen gehören zu den ersten überhaupt, die Geologen durchstreift haben, die sie vermessen haben und vor allem: die versucht haben, zu verstehen, wie sie entstanden sind. Doch dafür brauchten sie lange – erst die Plattentektonik lieferte den Schlüssel zur Lösung des Rätsels. Diese Theorie selbst wurde aber nicht in den Bergen entdeckt, sondern in den Ozeanen. Eine große Frage blieb am Ende immer noch offen: Wie konnten die Alpen überhaupt ihre majestätischen Höhen erreichen?

In dieser Folge erzählt Karl seine dritte und vorerst letzte Alpengeschichte. Es ist die Geschichte eines einzelnen Gesteines, das dabei geholfen hat, die Frage des Höhenwachstums der Alpen zu klären. Dabei handelt es sich um ein herausragend hübsches Gestein. Es schillert und schimmert silbrig, es ist mal leuchtend grün, mal strahlend gelb oder weinrot. Für manche ist es gar das schönste Gestein der Welt. Für ein Gestein von Rang hat es auch einen klingenden Namen: Saussurit-Smaragtit-Allalin-Metagabbro, oder kurz: Allalin-Gabbro.

Der Allalin-Gabbro ist ein Gestein der Walliser Alpen in der Schweiz, wo er fast ausnahmslos auf einem einzigen Berg vorkommt: dem Allalinhorn. Es ist ein besonderes Gestein, denn es entstand vor der Hebung der Alpen – als sich das Material, was sich heute so prächtig in die Höhen reckt, noch tief im Erdinneren steckte. Als Gabbro entstammt es einer Gesteinsgruppe, die eigentlich in der Tiefe der ozeanischen Erdkruste aus erstarrtem Magma entsteht. Doch dieser Gabbro wurde danach in die Gebirgsbildung eingewoben, indem er mal in die Tiefe gezogen, mal nach oben gerissen wurde. Dabei stieg zunächst der Druck und die Temperatur, was das Gestein veränderte: In ihm enthaltene Minerale reagierten zu anderen Mineralen. In der Geologie werden solche Prozesse als Metamorphose bezeichnet, wodurch schließlich aus dem grauen, unscheinbaren Gabbro ein bunter Metagabbro wurde – der von manchen auch als das schönste Gestein der Welt bezeichnet wird.

In dieser Schönheit steckt - tief verborgen - nicht nur die Information darüber, welchen Weg der Allalin-Gabbro im Laufe der Jahrmillionen genommen hat, sondern in welcher Tiefe sich die Alpendecken übereinander geschoben haben – und wie sie danach in (zumindest für Geologen) schwindelerregendem Tempo ans Licht gelangten.

Episodenbild: Shutterstock / Teguh Wage P

Bislang wissen wir nur von einem Planeten in unserer Galaxie sicher, dass es dort Leben gibt: unsere eigene Erde, die seit Milliarden von Jahren von den unterschiedlichsten Lebewesen bewohnt wird. Von Einzellern, die Kohlenstoff statt Sauerstoff atmen, über Pflanzen die sich nicht vom Fleck rühren können bis hin zu neugierigen Menschen ist so Einiges dabei. Auf unserem Leben wimmelt es geradezu vor Leben.

Ob das auf anderen Planeten außerhalb unseres Sonnensystems auch so ist, wissen wir nicht. Was wir auch nicht wissen: Wie könnte Leben dort überhaupt aussehen? Ähnlich wie auf der Erde, mit Einzellern, Pflanzen und Zweibeinern? Dann ist die grundlegende Frage, wie irdische Forscherinnen und Forscher nach etwas suchen können, von dem sie noch nicht einmal wissen, wie es aussieht und welche Spuren es hinterlässt.

Was wäre, wenn sich genau diese Frage in diesem Moment ein solches außerirdisches Lebewesen auch stellen sollte? Mal angenommen, es gäbe sie, die Aliens – nicht unendlich weit weg, sondern irgendwo ums kosmische Eck in unserer Milchstraße. Vielleicht sind sie genauso neugierig wie wir. Vielleicht blicken auch sie in ihren Nachthimmel, stellen astronomische Beobachtungen an und finden tatsächlich einen Gesteinsplaneten, der als dritter Planet einen nicht besonders großen Stern umkreist – unsere Erde.

In dieser Folge des AstroGeo-Podcasts dreht Franzi den Spieß bei der Suche nach außerirdischem Leben um: Wie könnten außerirdische Lebensformen herausfinden, dass die Erde ein bewohnter Planet ist? Zunächst müssten sie den Planeten überhaupt finden. Das irdische Leben hat seine Spuren hinterlassen, es gibt Biosignaturen und sogar Technosignaturen, die auf intelligentes Leben und einen gewissen technologischen Entwicklungsstand schließen lassen. Was also könnten Aliens überhaupt beobachten, um die folgende Frage zu beantworten: Gibt es Leben auf der Erde?