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Ursprung des Lebens: Drakegleichung 2.0

Forscher wollen mit einer neuen Gleichung genauer abschätzen, wie wahrscheinlich Leben entsteht. Dabei spielen die chemischen Bedingungen auf einem Planeten die zentrale Rolle.
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Heute entsteht auf der Erde – soweit wir wissen – Leben immer aus anderem Leben. Aber es muss einmal einen Anfang gegeben haben. Einmal muss Leben aus Unbelebtem geschlüpft sein. Wie häufig solche "abiogenetischen" Ereignisse im Mittel auf einem Planeten vorkommen, haben Caleb Scharf von der Columbia University in New York und Leroy Cronin von der University of Glasgow nun in einer heuristischen Formel beschrieben. Damit knüpfen sie ausdrücklich an die berühmte Drakegleichung an. Diese 1961 vom Physiker Frank Drake vorgestellte Formel gibt ein Maß für die Anzahl der möglichen technisch entwickelten Zivilisationen in unserer Galaxie, der Milchstraße an. Die neue Gleichung befasst sich hingegen mit den biochemischen Bedingungen dafür, dass sich aus unbelebtem Material Leben entwickelt. Sie lautet:

Nabiogenesis(t) = Nb x 1/n0 x fc x Pa x t

Dabei beschreibt Nabiogenesis(t) die mittlere zu erwartende Anzahl an "Schöpfungsereignissen" pro Zeit, bei denen Leben entsteht. Nb steht für die Zahl aller theoretisch verfügbaren Bausteine des Lebens. Im Fall der Erde betrachten die Forscher alle Atome der Erdkruste, der Ozeane und der Atmosphäre und kommen auf die Zahl 1049. n0 steht für die durchschnittliche Zahl dieser Bausteine, die ein einfacher lebender Organismus besitzt. Für das Beispiel Erde nehmen die Forscher ein Bakterium und setzen die Zahl auf 1011. fc beschreibt die während der Zeit t verfügbaren Anteil an Bausteinen. In diese Größe können sehr detailliert Kenntnisse über die Bedingungen des Planeten, wie man sie aus Beobachtungen kennt, einfließen. Diese sind individuell und temporär sehr verschieden. fc kann daher stark variieren. Für die Erde schätzen Scharf und Cronin die Zahl auf 10-14. Sie berechnen dazu das Verhältnis von Biomasse zu der Masse von Erdkruste, Ozeanen und Atmosphäre. Schließlich beschreibt Pa die Wahrscheinlichkeit, mit der sich die Bausteine zu einer Lebensform zusammenfügen. In dieser Größe steckt sehr viel Unsicherheit, allein schon, weil man den Schritt vom unbelebten zum belebten Organismus dafür festlegen muss. Für die Erde, auf der in 4,5 Milliarden Jahren mindestens einmal Leben entstanden ist (sofern es nicht von außen kam), erhalten die Forscher für verschiedene Szenarien Werte zwischen 10-30 und 10-36 pro Milliarde Jahre. t steht für den betrachteten Zeitraum.

Wegen dieses Umstands, nämlich von außen eingetragenem Material, das etwa durch Asteroiden Bausteine des Lebens auf fremde Planeten bringt, berechnen die Forscher in weiteren Abschätzungen auch Austauschraten als Einflussfaktoren für den Ursprung von Organismen. Sie empfehlen, bei künftigen Missionen zu Exoplaneten bei der Datennahme Rücksicht auf ihre Gleichung zu nehmen und den "chemischen Suchraum", den diese aufspannt, inklusive des interplanetaren Austauschs von Material zu erfassen.

27/2016

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 27/2016

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