50 Jahre ist es her seit dem «kleinen Schritt für einen Menschen», der «ein gigantischer Sprung für die Menschheit» war. Zum ersten Mal in der Geschichte unserer Spezies setzte ein Mensch seinen Fuss auf einen Himmelskörper jenseits der Erde. Die Apollo-Missionen brachten neben unzähligen technischen Fortschritten für das tägliche Leben die erstmalige Erkenntnis, wie «winzig und zerbrechlich» unser «wertvoller kleiner Fleck im Universum» eigentlich ist, wie es Apollo 9-Astronaut Russell Schweickart ausdrückte.

Seit diesem Meilenstein haben wir alle Planeten unseres Sonnensystems mit Sonden besucht, haben dank Weltraum-Teleskopen Blicke in die Weiten des All geworfen und dabei nicht nur Erkenntnisse über ferne Welten, sondern auch über unsere eigene Heimat gewonnen. Doch die Vergangenheit ist nur der Vorspann zu einer Zukunft, in der die grössten Entdeckungen noch auf uns warten. Allem voran dabei die Fragen: Gibt es Leben ausserhalb der Erde, und könnten wir selbst dereinst fremde Welten bewohnen?

Erst 1995 wurde von den Schweizer Astronomen Michel Mayor und Didier Queloz an der Universität Genf der erste Planet in einem fremden Sternensystem – ein sogenannter Exoplanet – entdeckt. Heute wissen wir von mehr als 4000 Planeten in über 3000 Sternensystemen. Wie diese Planeten genau beschaffen sind, ist allerdings kaum bekannt. Das Projekt CHEOPS – eine Zusammenarbeit der Universität Bern mit der europäischen Raumfahrtbehörde ESA – soll hier Erkenntnisse liefern.

Der Satellit – der Name steht für «Characterizing Exoplanet Satellite» –, der planmässig im Spätherbst 2019 in die Erdumlaufbahn gebracht wird, soll während gut vier Jahren 500 Sternensysteme näher betrachten. «Das Ziel ist es, bereits bekannte Exoplaneten genauer zu vermessen», erklärt Christopher Broeg von der Universität Bern. Mittels Messung der Lichtintensität sollen Grösse und Dichte bestimmt werden um zu sehen, ob erdähnliche Planeten darunter sind. Die angepeilten Sterne sind dabei höchstens ein paar hundert Lichtjahre von der Erde entfernt. «Wenn man die gesamte Milchstrasse anschaut, ist das nur unsere unmittelbare Nachbarschaft», so Broeg.
 

«Bei über 100 Milliarden Sternen in der Milchstrasse ist anzunehmen, dass auch einige ‹bewohnbare› darunter sind.»

Christopher Broeg, Center for Space and Habitability (CSH) der Universität Bern

Spätestens seit 1995 beschäftigt die Idee von einer zweiten Erde irgendwo in der Weite unserer Galaxie die Forschung. «Nach aktuellen Schätzungen hat jeder zweite Stern einen Planeten, der aus festem Material besteht. Bei über 100 Milliarden Sternen in der Milchstrasse ist anzunehmen, dass auch einige ‘bewohnbare’ darunter sind», sagt Broeg. Bis jetzt ist erst eine Handvoll Planeten bekannt, auf denen Wasser in flüssiger Form möglich wäre – eine der wichtigsten Voraussetzungen für Leben, wie wir es kennen. CHEOPS soll nun weitere Aufschlüsse liefern: «Wir erhoffen uns Erkenntnisse darüber, wie Planeten allgemein entstehen und auch, ob unsere Erde gewöhnlich oder speziell ist.»

Bis zur Entdeckung einer tatsächlichen «zweiten Erde» ist es dann aber trotzdem noch einmal ein Stück. Die Zusammensetzung der Atmosphären fremder Welten lässt sich zwar jetzt schon messen – allerdings nur bei Riesenplaneten, die selbst die Grösse des Jupiter übersteigen. «In Zukunft wird das sicher auch für kleinere Planeten möglich sein», sagt Broeg. «Um so dünne Atmosphären wie die der Erde zu analysieren, benötigt es aber sehr komplexe Instrumente. Das können weder die aktuellen Teleskope noch die der nächsten Generation.» Trotzdem glaubt er: «Es ist nur noch eine Frage der Zeit, bis wir bei einem Planeten dieselben Eigenschaften wie bei der Erde finden.»

Ist die Erde der einzige Hort des Lebens in unserem Sonnensystem? Bereits in wenigen Jahren könnten wir darauf eine erste Antwort erhalten. Im Juli 2020 wird die ExoMars-Mission der europäischen und der russischen Raumfahrtbehörden sich auf den Weg zum roten Planeten machen, um ab Anfang 2021 im Boden nach Zeichen aktuellen oder ehemaligen Lebens zu suchen. (Update: Der Start der Mission wurde aufgrund von Problemen bei den Fallschirmtests und Verzögerungen durch die Coronapandemie verschoben. Er ist nun geplant für den Spätsommer bis Herbst 2022.)

Auf den ersten Blick erscheint das unwahrscheinlich. «Der Mars ist ja heutzutage nicht eben lebensfreundlich», sagt Fred Goesmann vom Max-Planck-Institut, Entwickler des Geräts, mit dem ExoMars die Bodenproben analysieren wird. Trotzdem ist er vorsichtig optimistisch: «Auf der Erde findet man ja auch Leben an immer skurrileren Orten, wie zum Beispiel in sehr tiefen Gesteinsschichten.» Goesmann geht deshalb davon aus, dass auch auf dem Mars an günstigen Orten mikrobisches Leben unter der Oberfläche existieren könnte.

Wenn nicht, besteht immer noch die Möglichkeit, auf Spuren früheren Lebens zu stossen: «Wir wissen, dass die Oberfläche des jungen Planeten von flüssigem Wasser geprägt war. Auf der Erde startete das Leben ja sehr schnell. Wenn das bei uns so einfach ging, warum dann nicht auch auf dem Mars?»

Allerdings: Eine unumstrittene Antwort ist eher unwahrscheinlich, erklärt Goesmann. «Man müsste schon etwas finden, das einerseits eindeutig auf Leben hinweist, andererseits aber so anders ist, dass es nicht irdischen Ursprungs sein kann.» Andernfalls, so ist er sich sicher, würden die Resultate kaum einfach so akzeptiert: «Als erstes wird der Vorwurf der irdischen Kontamination kommen. Die Überzeugungsarbeit wäre dann nicht einfach.»

Es könnte also gut sein, dass ExoMars dasselbe Schicksal erleidet wie die letzte Mission, die Leben auf dem Mars finden wollte. 1976 ergab ein Experiment der amerikanischen Viking-Sonde ein positives Resultat für Stoffwechsel im Marsboden. Weil aber ein zweites Experiment kein organisches Material nachweisen konnte, ging man von einer anderen, bis heute unbekannten Erklärung aus. «Als man damals die Diskussion einfach für beendet erklärt hat, war man wohl etwas voreilig», sagt Goesmann. «Die Ergebnisse lassen sich anorganisch tatsächlich nur schwer erklären. Ein eindeutiger Beweis für Leben ist es aber trotzdem nicht.»

Sollte ExoMars aber, anders als Viking, einen klaren Hinweis auf Lebensformen erbringen können, dann bleibt noch immer die Frage nach dem Ursprung: «Es gibt ja nicht nur Mars-Meteoriten auf der Erde, sondern vermutlich auch Erd-Meteoriten auf dem Mars. Selbst wenn man auf dem Mars Leben findet: Hat dann der Mars die Erde infiziert? Die Erde den Mars? Etwas Gemeinsames beide? Oder reicht Zufall für beide völlig aus?» Den Erkenntnisgewinn hält Goesmann aber so oder so für wichtig: «Was die Verbreitung des Lebens angeht, stehen wir noch immer auf einem Kenntnisstand wie vor zweitausend Jahren.»

2017 kündete die NASA an, in absehbarer Zeit wegen Budgetmangels keine Menschen auf den Mars zu schicken. In den Jahren zuvor hatte sie sich aus Geldgründen bereits von der Zusammenarbeit mit der ESA bei ExoMars zurückgezogen. Unterdessen treibt sie aber ihr eigenes Projekt voran, das Bodenproben zur späteren Rückführung auf die Erde vorbereiten soll (Update: «Perseverance» ist am 18. Februar 2021 auf der Marsoberfläche gelandet und hat seine Mission begonnen. Die Bodenproben werden voraussichtlich in den 2030er-Jahren zur Erde zurückgebracht.). Und auch der Traum von der Marssiedlung wird nicht nur von Tesla-Gründer Elon Musk Reise zum Mars «Elon Musk ignoriert das grösste Problem komplett» geträumt, sondern weiterhin mit einem etwas vorsichtigeren Zeitplan auch von der NASA.

Der Weg zum Mars ist lang und beschwerlich. Über 50 Millionen Kilometer sind es von der Erde – 140-mal die Entfernung zum Mond. Die fehlende Schwerkraft lässt die Muskeln schwinden und verändert die Knochen. Reisende Raumfahrt Mars einfach wären allein schon auf dem Hin- und Rückflug einer tödlichen Dosis kosmischer Strahlung ausgesetzt – von der Strahlung auf dem Mars selbst ganz zu schweigen. Wenn etwas schief geht, ist keine Hilfe weit und breit. Und auch sonst sind diverse technische und medizinische Fragen ungeklärt. Die kleine Raumstation «Gateway» (Pforte) im Orbit des Mondes soll deshalb als Laboratorium für längere Aufenthalte im All dienen. 2022 sollen die ersten Bauteile dafür in eine Mondumlaufbahn befördert werden. 2024 sollen zum ersten Mal seit 1972 wieder Menschen den Mond betreten – darunter zum ersten Mal überhaupt eine Frau. Ab 2026 sollen dann Astronauten für bis zu drei Monate um den Erdtrabanten kreisend leben.
 

2024 sollen zum ersten Mal seit 1972 wieder Menschen den Mond betreten – darunter zum ersten Mal überhaupt eine Frau.

Schliesslich sollen irgendwann in den 2030ern die ersten Menschen in Richtung Mars aufbrechen. Zumindest PR-mässig hat die Mission schon abgehoben: Die NASA wirbt mit einem Augenzwinkern auf ihrer Website bereits mit Postern nach Freiwilligen – von Technikern über Bauern bis hin zu Lehrern. Nicht alle halten diesen Enthusiasmus für sinnvoll. Bill Anders, der mit Apollo 8 als einer der ersten Menschen die Erdatmosphäre verliess, bezeichnete die Pläne letztes Jahr als «fast schon lächerlich». Zu gross seien die Kosten und die Hindernisse, zu gering der Mehrwert gegenüber Sonden.

Doch für die NASA ist klar, dass eine menschliche Präsenz unerlässlich ist für die langfristige Erforschung des Weltraums. Immerhin haben Forscher der Harvard-Universität gerade gezeigt, dass mit relativ simplen Schutzmatten Pflanzen auf dem Mars gezogen werden könnten. Diese würden einerseits das gefrorene Wasser unter der Oberfläche auftauen und so für Pflanzen verfügbar machen, und diese andererseits vor der Kälte und der Strahlung schützen. Bis es aber soweit ist, dass tatsächlich Menschen auf dem Mars leben können, braucht es noch Fortschritte in diversen anderen Gebieten. Das Datum dazu steht buchstäblich in den Sternen.

Flüssiges Wasser ist eine Seltenheit im Universum. Doch eine beträchtliche Menge davon findet sich wohl an einem unerwarteten Ort: Ganymed und Europa, zwei der Monde des Jupiters. Bei Ganymed – grösser als Merkur und fast so gross wie der Mars – handelt es sich um den einzigen bekannten Mond mit eigenem Magnetfeld. Wie auf der Erde lassen sich deshalb Polarlichter beobachten. Leichte Unregelmässigkeiten in diesen Lichtern, die mit dem Hubble Teleskop 2017 festgestellt wurden, sind es auch, die zur Erkenntnis führten, dass wahrscheinlich grössere Salzwasserozeane unter der Eiskruste des Mondes existieren. Auch weitere Beobachtungen sprechen dafür, so Olivier Witasse von der ESA – bei Ganymed ebenso wie bei Europa. Ein dritter Mond, Kallisto, könnte ebenfalls Wasser aufweisen.

Um die Jupitermonde und ihre vermuteten Ozeane genauer unter die Lupe zu nehmen, wird die ESA 2022 die JUICE-Mission (Jupiter Icy Moon Explorer) starten. 2030 soll die Sonde beim Jupiter ankommen, ab 2032 soll sie in einer Umlaufbahn um Ganymed kreisen. «Mit JUICE wollen wir die Existenz der Ozeane bestätigen und ihre Eigenschaften untersuchen», erklärt Witasse. Dabei geht es auch darum, ob sich auf Ganymed und Europa Leben entwickeln könnte. Besonders Europa ist dabei von Interesse: «Wir glauben, dass der Ozean dort im Kontakt mit Gestein ist – ähnlich wie unsere eigenen Meere hier auf der Erde. Es könnten deshalb auch ähnliche Reaktionen zwischen Wasser und Gestein auftreten und damit die Bedingungen für Leben schaffen.»

Trotzdem: Wirkt der Mars schon unwirtlich, so ist er geradezu paradiesisch verglichen mit den Jupitermonden. Auf Ganymed, einer Welt fünfmal so weit weg von der Wärme der Sonne wie die Erde, herrschen Temperaturen von etwa -190 Grad, die Oberfläche ist durchgehend gefroren. Dieses Eis ist denn wohl auch die Quelle der Wasserreserven, so Witasse. «Die dafür nötige Schmelzwärme könnte von radioaktiver Strahlung stammen, oder von der starken Anziehungskraft des Jupiters. Diese zieht die Monde ständig auseinander und presst sie wieder zusammen. Durch diesen hohen Druck könnte Wasser auch bei -100 Grad noch flüssig bleiben.»

Ob unter diesen Bedingungen Leben entstehen könnte, lässt sich noch nicht sagen. JUICE soll erste Aufschlüsse darüber liefern. «Nach JUICE brauchen wir deshalb weitere Missionen», ist Witasse überzeugt. Diese könnten zum Ziel haben, durch das Eis von Ganymed und Europa zu bohren und das Wasser selbst zu untersuchen. Wie das möglich sein soll, steht noch nicht fest. «Ich zähle dabei auf die Kreativität der Wissenschaftler und Ingenieure», sagt Witasse.

Dass der Mensch auch weiter ins All blicken wird, scheint kaum in Frage zu stehen. Die Spezies, die sich vor tausenden von Jahren aufgemacht hat, Ozeane zu überqueren, wird ihren Entdeckungsdrang nicht plötzlich ablegen. Im Weg stehen uns dabei allerdings diverse Hindernisse – allen voran die unglaublichen Weiten astronomischer Distanzen. 10'000 bis 50'000 Jahre würde es mit herkömmlicher Technologie dauern, auch nur das nächstgelegene Sternensystem, Alpha Centauri, zu erreichen.

Doch nicht alle wollen sich damit abfinden. Die private Organisation «Breakthrough Initiatives» des israelisch-russischen Unternehmers Juri Milner arbeitet aktuell unter dem Namen «Starshot» daran, bis Mitte des Jahrhunderts Sonden nach Alpha Centauri zu schicken. Ob und wann es wirklich möglich ist – da ist sich auch Astrophysiker Avi Loeb noch nicht sicher. «Wir machen gerade die ersten Schritte auf einer langen Reise, von der wir noch nicht wissen, wann sie zu Ende sein wird», sagt der Harvard-Professor, der als Vorsitzender des wissenschaftlichen Beratungsgremiums von «Breakthrough Starshot» dient. Offiziell peilt «Breakthrough» einen Start im Jahr 2036 an. «Für eine solche Voraussage über einen genauen Zeitpunkt ist es aber noch zu früh», so Loeb.
 

«Es ist schwierig zu sagen, was unmöglich ist, denn der Traum von gestern ist die Hoffnung von heute und die Realität von morgen.»

Robert Goddard, amerikanischer Wissenschaftler und Raketenpionier

Der Plan, an dem «Starshot» derzeit arbeitet, ist eigentlich simpel. «Die einzige Technologie, die für die Herausforderung einer solchen Distanz in Frage kommt, sind Lichtsegel», erklärt Loeb. Mittels Laserstrahlen sollen diese auf einen Fünftel der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt werden. Statt 10'000 Jahre würde die Reise so nur noch 20 Jahre dauern. Der Clou dabei: Die Sonden, von denen gleich mehrere losgeschickt würden, sollen nicht grösser sein als ein Handy und nicht schwerer als ein paar Gramm. Das macht es deutlich einfacher, sie auf die enorme Geschwindigkeit zu beschleunigen. «Die Energie, die dafür benötigt wird, ist ähnlich wie für den Start eines Spaceshuttles.»

Dass die Sonden, anders als herkömmliche Geräte mit eigenem Treibstoff, nur strikt geradeaus fliegen könnten, sieht Loeb nicht als Problem. «Der interstellare Raum ist mehrheitlich leer. Wir haben ausgerechnet, dass die Gefahr, auch nur ein Staubkorn zu treffen, recht klein ist.» Allerdings: Sind die Sonden bei ihrem Ziel angekommen, lassen sie sich kaum stoppen. «Sie werden wahrscheinlich einfach am Ziel vorbei und weiter ins All fliegen.»

Zuvor aber sollen sie Fotos von einem speziellen Ziel machen: «Vor ein paar Jahren wurde ein potenziell bewohnbarer Planet, Proxima B, beim nächstgelegenen der drei Sterne des Systems entdeckt. Wir wollen wissen, ob dieser Planet Leben beherbergt. Fotos aus der Nähe würden uns zeigen, ob es grüne Vegetation oder blaue Ozeane darauf gibt.» Viel Zeit bleibt den Sonden dafür nicht: Nach ihrer 20-jährigen Reise würden sie gerade einmal ein paar Stunden in der potenziell bewohnbaren Zone verbringen. Doch das Projekt dient nicht nur der Erforschung von Alpha Centauri. Loeb: «Wenn die Raumsonden funktionieren, können wir damit auch unser Sonnensystem viel schneller erkunden. New Horizon, die erste Sonde, die den Pluto erreichte, brauchte dafür fast zehn Jahre. Mit Lichtsegeln ginge es nur ein paar Tage.»

Einer der Väter der amerikanischen Raumfahrtindustrie, Robert Goddard, meinte: «Es ist schwierig zu sagen, was unmöglich ist, denn der Traum von gestern ist die Hoffnung von heute und die Realität von morgen.» Dass innerhalb weniger Jahrzehnte aus seiner belächelten Idee von Raketen, mit denen man die Erde verlassen könnte, eine blühende Sparte der Wissenschaft würde, konnte auch er nur hoffen. Das Wissen daraus hat unser aller Leben verändert – von der Satellitentechnologie bis zur Veranschaulichung eines unkontrollierten Treibhauseffekts durch unseren Nachbarplaneten Venus.

Wenn wir ins All schauen, dann dürfen wir deshalb den potenziellen Nutzen solcher Forschung nicht vergessen. Gerade die Suche nach ausserirdischem Leben – und wenn es sich dabei nur um einfachste Bakterien handelt – könnte unser Weltbild verändern, wie es seit dem Mittelalter nicht mehr geschehen ist. Finden wir Leben auf dem Mars, auf Ganymed und Europa, auf Proxima B – dann können wir davon ausgehen, dass Leben überall im Universum gedeiht.

Heben wir momentan unsere Köpfe und schauen auf zu den Sternen, dann sehen wir eine leblose Wüste, sporadisch unterbrochen einzig von nuklearen Feuerbällen wie unserer Sonne und den leblosen Steinbrocken und Gasriesen, die sie umkreisen. Doch vielleicht ändert sich diese Sicht bald schon – vielleicht werden wir schon in ein paar Jahren bis Jahrzehnten die Köpfe heben und ein Universum voller Leben über uns sehen. Finden wir aber nichts, dann deutet das darauf hin, dass auf der Erde tatsächlich etwas extrem Aussergewöhnliches passiert ist, als das Leben Fuss gefasst hat. In beiden Fällen werden wir der Antwort zum Geheimnis unserer eigenen Existenz einen Schritt näher gekommen sein. Es wäre wahrlich ein gigantischer Sprung für die Menschheit.