Außerirdisches Leben: Weg vom astronomischen Geozentrismus

[Mahananda]

Hallo,

"Leben" als solches gibt es nicht, sondern es gibt Systeme, die als lebend bezeichnet werden, wenn sie ihren Zustand niedriger Entropie in einer Umgebung höherer Entropie selbsttätig erhalten und vermehren können (frei nach E. Libbert aus "Allgemeine Biologie", Jena 1988).

Es kommt also darauf an, auf Selbsttätigkeit zu achten, wenn man irgendwelche geordneten bzw. organisierten Molekülsysteme findet, die sich z.B. über Stoffwechsel (der zu erwarten ist) erhalten. Eine Flamme z.B. weist zwar auch Stoffwechsel auf, aber keine irgendwie geartete Organisiertheit, die diesen Stoffwechsel durch Selbsttätigkeit über einen längeren Zeitraum hinweg aufrecht erhalten könnte, um eine Organisiertheit aufzubauen bzw. zu entwickeln. Daher ist eine Flamme gemäß obiger Definition kein lebendes System.

Was nun die Alternativen zu Wasser betrifft: Ich erwarte, dass da am Ende nichts übrig bleiben wird, weil die genannten Stoffe auf einem Gesteinsplaneten bzw. Gasriesenmond nicht in hinreichender Menge anfallen, um dem allgegenwärtigen Wasser Konkurrenz bieten zu können. Das fängt bereits beim aussichtsreichsten Kandidaten Ammoniak an. In nennenswerten Mengen gibt es das nur in den Atmosphären der Gasriesen, da hier die Druck- und Temperaturverhältnisse günstig sind (hoher Druck und niedrige Temperatur). Auf Gesteinsplaneten tritt Ammoniak stets im Zusammenhang mit Wasser auf. Da Ammoniak sehr leicht wasserlöslich ist, verschwindet es binnen kurzer Zeit aus der Atmosphäre und bildet in Lösung mit anderen Ionen aus der Lithosphäre Ammoniumsalze (z.B. Salmiak = NH4Cl). Erst wenn diese Ammoniumsenke erschöpft ist, bildet sich eine Ammoniaklösung, die sich sukzessive anreichern kann.

Ein Planet bzw. Mond mit freiem flüssigen Ammoniak auf einer Gesteinsoberfläche ist m.E. ein Unding, da nicht einzusehen ist, warum sich der Wasserstoff des Ammoniaks ausgerechnet mit dem reaktionsträgen Stickstoff statt mit dem reaktionsfreudigen Sauerstoff verbunden haben soll. Darum gibt es ja vorzugsweise Wasser in Gestalt von Eis als Planetenbaustoff und nicht Ammoniak. Wenn also mit Wasserstoffverbindungen gerechnet wird, dann wird es in erster Linie Wasser sein, dann Methan und erst dann Ammoniak als Beimischung. Folglich wird auf einem Planeten, der Ammoniak aufweist, zugleich in viel größerer Menge auch Wasser vorhanden sein. Ammoniak als Biosolvens gehört damit von vornherein in das Reich der Legenden.

Nicht besser wird es, wenn Ammoniaklösungen in Betracht gezogen werden, denn Ammoniak vermag zwar, den Gefrierpunkt herabzusetzen, aber läuft damit dem Wasser in keiner Weise den Rang als Lösungsmittel ab. Im Gegenteil: Die meisten organisch-chemischen Reaktionen verlaufen entweder unter Abspaltung oder Verarbeitung von Wasser (Peptidbildung, Esterbildung usw.). Das liegt daran, dass die kosmochemisch relevanten Moleküle (und diese sind es ja, die für die Entstehung von Lebewesen als Ausgangsstoffe vorhanden sind!) reich an Wasserstoff und Sauerstoff sind - mithin also Wasser als Reaktionsstoff nahelegen, so dass Ammoniak an Bedeutung für organisch-chemische Reaktionen zunehmend ins Hintertreffen gerät. Eine wie auch immer verlaufende chemische Evolution auf einem mit Ammoniaklösung versehenen Himmelskörper wird mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit Wasser als Biosolvens selektieren, während Ammoniak in Gestalt von Aminogruppen für funktionelle Gruppen herhalten muss bzw. als Stickstofflieferant für stabile Gerüste von Makromolekülen im Verein mit Kohlenstoff. (Beispiel hier die Peptidkette: ... -C-C-N-C-C-N-C-C- ... )

Die Chancen für die übrigen Biosolvens-Kandidaten, die geprüft werden sollen, stehen noch schlechter. Wasser ist aufgrund seiner physikalischen und chemischen Eigenschaften der klare Favorit. Darüber hinaus steht es - im Gegensatz zu den "Alternativen" - in hinreichendem Maße zur Verfügung, so dass es als konkurrenzlos angesehen werden kann. Wenn vielleicht auch auf Umwegen, die uns nicht dümmer machen, wird die Wiener Plattform letztlich auch zu diesem Schluss kommen.

Viele Grüße!

[Kibo]

Nur weil auf einem Planeten oder Mond Wasser in Unmengen vorhanden ist, muss Leben dadrauf nicht aufbauen. Bestes beispiel wäre Titan wenn es da Leben gäbe. Da gibs ja auch große Wassermengen, allerdings ist das gefroren oder eben in flüssiger Form stark mit Ammoniak vermischt.

die kosmochemisch relevanten Moleküle (und diese sind es ja, die für die Entstehung von Lebewesen als Ausgangsstoffe vorhanden sind!) reich an Wasserstoff und Sauerstoff sind - mithin also Wasser als Reaktionsstoff nahelegen

Da beist sich die Katze ind en Schwanz! Wenn man so exotisches Leben denkbar machen will muss man sich von den alt hergebrachten, auf Wasser basierenden, Molekülen verabschieden. Das ist wie, wenn sich die frühen Inuit sich die Welt vorstellten, da konnten auch nur verschneite Kontinente bei rauskommen. Nur weil man keine anderen möglichen Moleküle kennt, heißt es nicht das es sie nicht gibt, man hat sie nur noch nicht entdeckt.
Jetzt frag ich dich, wie sollte man auch? Auf unseren Planeten kann man sie ja garnicht findne weil sie von den hier bevorzugten Molekülen verdrängt werden. Hat man andere Temperaturen und andere Drücke stellen sich andere chemische Gleichgewichte ein, die dann wieder anderes Leben ermöglichen. Wie das aussieht wird man halt erst wissen wenn man alle denkbaren chem. Gleichgeichte durchgeprüft hat.

[Orbit]

Da beist sich die Katze ind en Schwanz! Wenn man so exotisches Leben denkbar machen will muss man sich von den alt hergebrachten, auf Wasser basierenden, Molekülen verabschieden.

Kibo
Ein professioneller Wissenschaftler wie Mahananda kann sich halt nicht wie ein ahnungsloser Laie von all den Gesetzmässigkeiten verabschieden, welche in der Biochemie gelten. Wohin eine solche Wissenschaft der unbegrenzten Möglichkeiten führt, das haben uns in diesem Forum schon zahlreiche Cranks demonstriert.
Dass Du wenig Ahnung von der Sache hast, zeigt sich hier,...

Auf unseren Planeten kann man sie ja garnicht findne weil sie von den hier bevorzugten Molekülen verdrängt werden.

...wo Du den chemischen Prozess mit einem der Evolution verwechselst.

Orbit

[Kibo]

Verdrängt war schlecht ausgedrückt geb ich zu.

Aber jetzt mal im ernst. Haben wir mal eine Stickstoff/Methan-Biosphäre mit entsprechender Temperatur nachgebaut und ein paar Jahrzehnte laufen lassen? Ich denke nicht.
Mir geht es um diese Stelle hier:

Folglich wird auf einem Planeten, der Ammoniak aufweist, zugleich in viel größerer Menge auch Wasser vorhanden sein. Ammoniak als Biosolvens gehört damit von vornherein in das Reich der Legenden.

Da stößt es mir auf, Wasser bei 94k halt gar nicht biosolvent, andere Sachen dann vielleicht eher.
Man kann viel simulieren aber das gibt einem nur Warscheinlichkeiten, ausschließen kann man nichts.

Eben weil er Wissenschaftler ist überrascht mich doch sein Post, denn grade als Wissenschaftler sollte man doch aufgeschlossen sein.
Von unbegrenzten Möglichkeiten habe ich auch gar nicht geredet, ich wollte nur ausdrücken, dass bei anderen Umwelltbedingungen sich auch ganz andere Möglichkeiten auftun und man da dann auch nicht mehr von erdähnlicher Chemie ausgehen kann, die ist dann eben grade dann nicht mehr möglich.

Für 20°c Stickstoff/Sauerstoff sind so schöne Sachen wie Aminosäuren Fette und was unsere Biologie so alles hervorgebracht hat ja wunderbar, und wenn man auf der Erde auf Stickstoff basierendes Leben finden würde, wäre ich genau so überrascht wie ihr.

Das führt im Umkehrschluss aber dazu das halt auf den Titan erdähnliches Leben unwarscheinlich wird. Über alles andere mögliche Leben dort wissen wir einfach nichts und genau deswegen muss über die Sache geforscht werden. Einfach Leben da ausszuschließen spart vielleicht Steuergelder bringt uns wissenschaftlich aber nicht weiter

[Mahananda]

Hallo Kibo,

ich habe mir bei meinem Post schon etwas gedacht

Da stößt es mir auf, Wasser bei 94k halt gar nicht biosolvent, andere Sachen dann vielleicht eher.

In Frage käme auf Titan dann Methan oder Ethan - beides unpolare Flüssigkeiten, die mit den herabrieselnden Tholinen zwar einen teerähnlichen Matsch bilden, aber - nicht zuletzt auch aufgrund der niedrigen Temperaturen - bestenfalls sehr einfache chemische Reaktionen vermitteln, die zudem sehr langsam verlaufen. Das Potenzial für eine chemische Evolution ist denkbar gering, so dass sich das ganze Prozedere an der Oberfläche des Matsches im eigentlichen Sinne "totläuft". Zu bedenken ist dabei stets, dass bei organisch-chemischen Reaktionen Wasser als Nebenprodukt entsteht, das sich in Form von Eis in der Umgebung des Reaktionsraums anhäuft. Nachteil dieser Angelegenheit ist, dass chemische Gleichgewichte binnen kurzer Zeit nach einer Seite verschoben sind, weil das Wasser als Reaktionsstoff für eventuelle Rückreaktionen nicht mehr zur Verfügung steht. Daher das "Totlaufen" in dieser kalten Umgebung.

Da du dich an meiner Überweisung von Ammoniak ins Reich der Legenden gestört hast: Auch das hat seine Gründe. Erstens gibt es nirgends reines Ammoniak, weil es stets im Zusammenhang mit Wasser vorkommt. Zweitens wirkt Ammoniak als Frostschutzmittel, also bildet sich ein Gemisch bzw. eine Lösung, die einen niedrigeren Gefrierpunkt hat als reines Ammoniak. Folglich ist sinnvollerweise auf einem hinreichend kalten Himmelskörper mit einer solchen Frostschutzlösung als potenzielles Biosolvens zu rechnen. Wie ich in meinem obigen Post ausführte, wird sich Wasser als Biosolvens durchsetzen, weil es gegenüber Ammoniak geeigneter als Lösungsmittel ist und darüber hinaus als Reaktionsstoff vielseitiger einsetzbar ist. Das hat aber auch zur Folge, dass sich der Ammoniakgehalt der Lösung ausdünnt, so dass der Gefrierpunkt wieder steigt. Damit ergeben sich zwei mögliche Optionen: Entweder kommt die chemische Evolution aufgrund der niedrigen Temperaturen zum Erliegen - siehe dazu meine Ausführungen zum Beispiel Titan - oder es gibt interne Wärmequellen, wo hinreichend hohe Temperaturen erreicht werden, die Wasser flüssig erhalten. Dann kann die chemische Evolution in eine biologische münden, wenn darüber hinaus noch weitere Zusatzbedingungen erfüllt sind. An der Auswahl von Wasser als Biosolvens ändert das nichts. Wasser wird dabei immer das Rennen machen, weil sich Ammoniak schlicht nicht aus einer Lösung als Reinsubstanz abscheiden kann. Es friert nicht aus, sondern verbleibt in Lösung, so dass mit dem Einfrieren der Lösung mit dem Wasser zugleich das Ammoniak als potenzielles Biosolvens verlorengeht. Von daher scheidet Ammoniak von vornherein als Biosolvens aus - egal welche Varianten man dabei durchspielt.

Nur weil man keine anderen möglichen Moleküle kennt, heißt es nicht, dass es sie nicht gibt; man hat sie nur noch nicht entdeckt. Jetzt frag ich dich, wie sollte man auch?

Die kosmochemisch relevanten Moleküle sind die, die man im interstellaren Staub sowie auf Kometen und in Meteoriten gefunden hat, die aus der Zeit der Entstehung des Sonnensystems übriggeblieben sind. Und da stößt man stets auf eine Vielzahl von Kohlenstoffverbindungen, die neben Wasserstoff auch eine große Menge Sauerstoff enthalten. Stickstoff tritt bevorzugt in Form von Cyanverbindungen und Aminogruppen auf - also dass, was wir aus der organischen Chemie hinreichend kennen. Offenbar gibt es aus chemischen Gründen einige Prädispositionen, die die möglichen Reaktionswege auf einige wenige einengen, die dann zu den bereits erwähnten relevanten führen, die das Ausgangsmaterial für chemische Evolutionen liefern, welche dann auf Planeten bzw. Monden abläuft. Von daher wird sich eine außerirdische Biosphäre in chemischer Hinsicht nicht grundlegend von unserer unterscheiden. Dennoch ist immer noch ein großer Spielraum für Variabilität vorhanden, der zu - aus unserer Sicht - exotischen Lebensformen führen kann. Die grundlegende Strategie jedoch, nämlich die habitable Zone auf die Existenzmöglichkeit für flüssiges Wasser einzugrenzen und sich auf Kohlenstoffchemie zu beschränken, halte ich für die richtige. Alternativen dazu scheiden aus meiner Sicht wegen der nicht gegebenen Verfügbarkeit aus.

Viele Grüße!

[SpiderPig]

Hallo Mahananda,

ich bin in weiten Teilen deiner Meinung.
Trotzdem möchte ich einschränkend darauf hin weisen, dass auch das Leben auf der Erde die Selbsttätigkeit nicht 100% erfüllt, denn die alles antreibende Kraft kommt von der Sonne, analog der Kerzenflamme von dem Wachs der Kerze, und das Leben auf der Erde hat keinerlei Organisiertheit hervorgerufen, die Sonne zu ersetzen wenn die mal ausbrennt....
Je nach Standpunkt ist also auch diese Definition schlicht "falsch".

Das Beispiel ist natürlich überspitzt, soll aber klar machen, das auch diese Definition frei nach E. Libbert begrenzt ist.


Grüße
SpiderPig

[Luzifix]

"Leben" als solches gibt es nicht, sondern es gibt Systeme, die als lebend bezeichnet werden, wenn sie ihren Zustand niedriger Entropie in einer Umgebung höherer Entropie selbsttätig erhalten und vermehren können (frei nach E. Libbert aus "Allgemeine Biologie", Jena 1988).

Es kommt also darauf an, auf Selbsttätigkeit zu achten, wenn man irgendwelche geordneten bzw. organisierten Molekülsysteme findet, die sich z.B. über Stoffwechsel (der zu erwarten ist) erhalten. Eine Flamme z.B. weist zwar auch Stoffwechsel auf, aber keine irgendwie geartete Organisiertheit, die diesen Stoffwechsel durch Selbsttätigkeit über einen längeren Zeitraum hinweg aufrecht erhalten könnte, um eine Organisiertheit aufzubauen bzw. zu entwickeln. Daher ist eine Flamme gemäß obiger Definition kein lebendes System.

Die Flamme vielleicht nicht. Aber der Brand als event würde doch bis zu einem gewissen Grade diese Ansprüche an ein lebendes System erfüllen. Er verstoffwechselt seine Umgebung, um sich selbst zu erhalten und zu vermehren. In gewisser Weise für eine bestimmte Zeit macht er sich die (Um)welt sogar nach menschlichem Verständnis untertan.

Die bloße Tatsache, daß seine Existenz aus unserer Perspektive endlich ist und daß diese Existenz nicht einer aus unserer Sicht sinnhaltigen Entwicklung vom Niederen zum Höheren verpflichtet ist, zeigt doch einmal mehr, wie sehr unsere Definitionen selbstorganisierten Lebens auch von unserer zweibeinigen Eitelkeit mitbestimmt wird.

[Orbit]

Aber der Brand als event würde doch bis zu einem gewissen Grade diese Ansprüche an ein lebendes System erfüllen.

Ich plädiere deshalb für eine lebenslängliche Zuchthausstrafe für alle Brände oder, sollte es sich um tierähnliches Leben handeln, dafür, dass künftig alle Brände eingeschläfert werden

[SpiderPig]

Ich plädiere deshalb für eine lebenslängliche Zuchthausstrafe für alle Brände oder, sollte es sich um tierähnliches Leben handeln, dafür, dass künftig alle Brände eingeschläfert werden

Gilt das nur für Wald und Wiesenbrände oder auch für atomare Flächenbrände, Brandwein und politische Entscheidungsfindung?


SpiderPig

[Orbit]

Bei Branntwein sind keine weiteren Massnahmen anzuordnen. Den trinkt man weiterhin, wie gewohnt, damit er weg kommt.