Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH EisplattentiberdemunterirdischenOzeanvonEuropa,einemMonddesJupiter: einmoglicherLebensraumimiiuBerenSonnensystem. NAsA-AufnahmederGalileo-Sonde. (MitfreundlicherGenehmigungderNASA) Peter D. Ward Donald Brownlee Unsere einsame Erde Aus dem Englischen übersetzt von Professor Dr. ECKARD HELMERS Springer PROFESSOR DR. PETER D. WARD Universität Washington, Institut für Geowissenschaften Mail Box 35 13 10, Seattle, WA 98195-1310, USA E-mail: [email protected] PROFESSOR DR. DONALD BROWNLEE Universität Washington, Institut für Astronomie Mail Box 35 15 80, Seattle, WA 98195, USA E-mail: brownlee@astro. washington. edu Aus dem Englischen übersetzt von: PROFESSOR DR. ECKARD HELMERS Fachbereich UmweltplanunglUmweJuechnik, Umwelt-Campus Birkenfeld, Postfach 1380, 55768 Neubrücke E-mail: [email protected] ISBN der englischen Originalausgabe 978-3-642-62540-4 Copernicus, Springer-Verlag New York, 2000 Rare Earth. Why Complex Life is Uncommon in the Universe ISBN 978-3-642-62540-4 Die Deutsche Bibliothek -CIP-Einheitsaufnahme Ward, Peter Douglas: Unsere einsame Erde: warum komplexes Leben im Universum unwahrscheinlich ist I Peter D. Ward; Donald Brownlee. Aus dem Amerikan. übers. von Eckard Helmers. -Berlin; Heidelberg ; New York; Barcelona; Hongkong ; London ; Mailand ; Paris; Singapur ; Tokio: Springer, 2001 Einheitssacht.: Rare earth <dt.> ISBN 978-3-642-62540-4 ISBN 978-3-642-56506-9 (eBook) DOI 10.1007/978-3-642-56506-9 Dieses Werk ist urheberrechtlich geschützt. Die dadurch begründeten Rechte, insbesondere die der Übersetzung, des Nachdrucks, des Vortrags, der Entnahme von Abbildungen und Tabellen, der Funksendung, der Mikroverfil mung oder der Vervielfältigung auf anderen Wegen und der Speicherung in Datenverarbeitungsanlagen, bleiben, auch bei nur auszugsweiser Verwertung, vorbehalten. Eine Vervielfältigung dieses Werkes oder von Teilen dieses Werkes ist auch im Einzelfall nur in den Grenzen der gesetzlichen Bestlmmungen des Urheberrechtsgesetzes der Bundesrepublik Deutschland vom 9. September 1965 in der jeweils geltenden Fassung zulässig. Sie ist grundsätzlich vergütungspflichtig. Zuwiderhandlungen unterliegen den Strafbestimmungen des Urheberrechtsgesetzes. hup:/Iwww.springer.de © Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2001 Ursprünglich erschienen bei Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York 2001 Softcover reprint of the hardcover 1st edition 2001 Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, daß solche Namen lm Sinne der Warenzeichen-und Markenschutzgesetz gebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Umschlaggestaltung: design & production GmbH, Heidelberg Satz: medio Technologies AG, Berlin Gedruckt auf säurefreiem Papier SPIN: 10790055 3213130/Almas Schlmmel-5 4321 In Erinnerungan GeneShoemaker und CarlSagan Vorwort der Verfasser ZU DIESEM BUCH entstandbeim Mittagessen im FakulHitsclub der if ofWashington und nahm dann einfach ihren Lauf.Viele wissen aft:FcheEntdeckungenlassendaraufschlieBen,dass komplexes Leben im Universum nicht so haufig ist,wie landlaufig angenommen. Das motivierte uns zu diesem Buch. In unseren Diskussionen stellte sich heraus, dass wir beidenichtanweitverbreitetes,hoheres Lebenglaubten,undsoentschieden wir,dieses ineinem Buch zuerlautern. Natlirlich konnen wir nicht beweisen, dass es im Universum kaum Lebengibt,das dem hoheren Leben unseres Planetengleichkommt.Beweise sind in der Wissenschaft selten. Unsere Argumentation ist dem Sinn nach post hoc, indem wir die Geschichte der Erde untersuchen und dann wagen, diese Erkenntnisse zu verallgemeinern. Flir uns gilt klar das Schwache AnthropischePrinzip:AisBeobachterausdemSonnensystemhabenwireine deutliche Neigung, Lebensbedingungen oder Faktoren aufzufinden, die zu unserer eigenen Existenz flihren. Anders ausgedrlickt: Es ist sehr schwer, innerhalb einer Statistik ein N mit dem Wert"Eins" zu erzielen.Zu unserer Verteidigungistaberzusagen,dasswireinePositionvertreten,dieauchvon einer zunehmenden Zahl von Astrobiologen akzeptiert wird. Wissenschaft ler und Medien hingegen vertreten lautstark die Oberzeugung, dass Leben - larmend in Bars, Moral philosophierend, Menschen fressend, belehrend, MonstermitblutunterlaufenenInsektenaugenvonniedrigerundhoherIntel ligenzoderwenigstenseinfachewurmahnlicheTiere- imWeltallhaufigvor zufinden ist. 1m Gegensatz dazu haben wir eine Null-Hypothese formuliert. VIII UnsereeinsameErde Trotz der unzahligen Sterne stellen wir vielleicht das einzige hohere Leben tiberhauptdaroderzahlenzudenwenigenexistierendenBeispielen.Dasvor herrschende"PrinzipderMediokritat" (derMittelmaBigkeit)verdienteinen Widerspruch.DeshalbunserBuch. Das Schreiben dieses Buches gestaltete sich wie ein Marathonlauf.Wir mochten uns bei allen bedanken, die uns auf unserem kurvenreichen Weg mithilfreichenIdeenzurSeitegestandenhaben.BesonderenDankschulden wir Jerry Lyons (Copernicus),der sehrviel Interesse in dieses Projekt inves tierthat,sowieunseremHerausgeber,JonathanCobb,derdie Feinarbeitvon der grundlegenden Organisation bis hin zu den vielen Einzelfragen tiber nahm. VieleKollegenausderWissenschafthaben zudiesemBuchbeigetragen. Joseph Kirschvink (CalTech) hat das Manuskript gelesen und ungezahlte Stunden tiberzahlreiche Konzepte mit uns diskutiert; seinWissen und sein Geniehaben unsereverschwommenen Ideenprazisiert.GuillermoGonzalez hat die Veranderung vieler unserer Ansichten tiber Planeten und bewohn bare Zonen bewirkt. Thor Hansen (Western Washington University) erlau terte uns das Konzept eines "Abstoppens der Plattentektonik". Kollegen aus dem Department of Geological Sciences, darunter Dave Montgomery, Steve Porter, Bruce Nelson und Eric Cheney,haben viele Ideen mit uns dis kutiert. Ein herzliches Dankeschon geht anVictor Kress (UniversityofWas hington) daftir,dasserdas Kapitel tiber Plattentektonikkritisch gelesenhat. Dr.RobertPaine(DepartmentofZoology) bewahrteunsvorerheblichenIrr ttimern im Hinblick auf die Diversitat. Eine groBe Zahl von Astrobiologen hat ihreZeitdamitverbracht,mitunsAspektedieserWissenschaftzu disku tieren. Zu ihnen zahlt Kevin Zahnlee (NASA Ames),der uns seine Position, die unseren eigenenVorstellungenweitgehendwiderspricht,geduldigerlau terte. Dadurch erweiterte er unser Verstandnis und unseren Horizont. Wir dankenJim Kasting(PennStateUniversity)ftirlangeDiskussionentiberPla neten undihreEntstehung.EinweitererDankgehtanGustavAhrrenius (uc Scripps),Woody Sullivan (Astronomy, UniversityofWashington) und John Baross (School ofOceanography,University ofWashington). Jack Sepkoski (University of Chicago) hat uns freundlicherweise neue Daten tiber ausge- VorwortderVerfasser IX storbeneArten zurVerfiigunggestellt.AndyKnoll (Havard) trugperE-Mail seine Kritik vor. Sam Bowringverbrachte einen Nachmittagdamit, mit uns seine Daten und Gedanken iiber den zeitlichenAblaufvon wichtigen Ereig nissen innerhalb der Erdgeschichte zu teilen. Dolf Seilacher hat mit uns iiberdieEdiacarafaunaunddieersteEvolutiondesLebensgesprochen.Doug Erwin und Steve Stanley (John Hopkins) schenkten uns Einblick in das Perm/Trias-Massensterben.JimValentineundJereLipps(Berkeley) iibermit teltenunsihreEinsichteniiberdieEvolutionderTiereunddasspatePriikam brium.David Jablonski beschrieb uns seine Sichtder Evolution von Baupla nen der Tiere.AuBerordentlich dankbar sind wir David Raup fiir Diskussi onen und Archivmaterial iiber Ereignisse des Massensterbens sowie Steve Gould fiir sein Zuhoren und seine Kritik an unseren Ideen wahrend eines langen italienischen Abendessens an einem regnerischen Abend in Seattle. Ein weiterer Dank geht an Tom Quinn (uw Astronomy). Er hat uns iiber dieAnderungenderSchragstellungderErdeaufgeklart.MitDaveEvans(Cal Tech) diskutierten wir iiber die Vereisungen wahrend des Prakambriums. ConwayLeovyerlauterteunsatmospharischeZusammenhange.MitBobBer ner(Yale) besprachenwirdie EvolutionderAtmosphare.MitWalterAlvarez undAllesandro Montanarisetztenwiruns iiberdas K/T-Massensterben aus einander.Bob Pepin erklarteunsatmospMrischeEffekte. Ross Taylor (Australian University) halfuns mit niitzlichen Informati onen. Mit Geoff Marcy und Chris McKay diskutierten wir Teile des Textes. DougLin (u.c. SantaCruz)besprachmit uns das Schicksalvon Planetensys temen mit"schlechten jupiterahnlichen Planeten«.Wir danken Al Cameron dafiir,dass wirseine Ergebnisse zur Entstehungsgeschichte des Mondes ver wendendurften. PETER D.WARD· DON BROWNLEE Seattle,Washington,August1999 Vorwort des Obersetzers DER ERDE geht es nicht gerade einsam zu. Dort drangen sich Vertreter R zies Mensch dicht an dicht - und sind dabei, die Zahl der anderen ten einem Umfang zu reduzieren, der den groBen, in diesem Buch beschriebenen, erdgeschichtlichen Ereignissen des Massensterbens gleich kommt.SelbstdieZusammensetzungderErdatmospharewirdbereitsbeein flusst - mit moglicherweise tiefgreifenden Folgen. Sie spielt,wie uns Ward und Brownlee erlautern,bei der Entwicklung derVielzeller,des komplexen Lebens auf der Erde, eine besonders wichtige Rolle. Die Entstehungsge schichte dieses Lebens und die dafiir notwendigen Rahmenbedingungen machen die Erde,wie es scheint,zu einem einzigartigen OrtimWeltall.Die lange Reihe besonderer Begleitumstande,die notwendig waren, urn diesen auBergewohnlichen Lebensraum zu schaffen,wirdin diesem Buchbeschrie ben. Mit ihrer Einzigartigkeit steht die Erde nach allem, was wir wissen, einsam da. Das passt nicht so recht in unser bisheriges Weltbild. Zu leicht schlieBen wir von uns aufandere (Welten). Zu gem lassen wir uns von Sci encefiction unterhalten. Zu sehr nimmt es uns aber auch in die Verantwor tung: Nicht nur aufder Erde sind viele Spezies einmalig, sondern die Erde selbst stelltwahrscheinlich einen Sonderfall dar; so die"Hypothese der Ein samenErde". In gewisser Weise handelt es sich urn die Restauration eines ptolemai schenWeltbilds mit wissenschaftlichen Mitteln: DieErde ist nicht Zentrum des Weltalls, aber anscheinend Zentrum des hoheren Lebens, das weithin, XII UnsereeinsameErde vielleichtUberhaupt,seinesgleichensucht- undnichtfindet.DasmUssenwir ersteinmalverdauen. DiesesBuchlegtaberauch Zeugnis darUberab,zuwelcherstaunlichen LeistungenWissenschaftinderLageist,wennsiediejeweiligenFachgrenzen Uberwindet.Die zusammengetragenen Erkenntnisse sindProduktebeispiel hafterinterdisziplinarerZusammenarbeit. Jenseits aller wissenschaftlichen Erklarungen fUr die vielen "Zufalle", diesichurndie Erdeherum undaufihrim Laufder Jahrmilliardenereignet haben und die letztlich zu hoherem Leben und zu uns Menschen gefUhrt haben,bleibtuns abernochetwasanderes:schlichtzustaunen. ECKARD HELMERS St.Wendel,im Februar2001