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Umdenken - Landeszentrale für Umweltaufklärung Rheinland-Pfalz

Eine Reise an den Anfang
und
das Ende der Zeit

Prof. Dr. Harald Lesch

Es gibt nur eine Zeit, in der es wesentlich ist aufzuwachen. Diese Zeit ist jetzt!
(Buddha)

Was ist Zeit? Kaum ein Begriff beschäftigt uns Menschen so sehr. Macht die Zeit nur vor dem Teufel halt, oder gibt es eine große kosmische Zeit, durch die selbst der Satan in die Knie gezwungen wird.

Zeit, haben nur diejenigen, die es zu nichts gebracht haben, und damit haben sie es weiter gebracht als alle anderen !
(G. Guareschi)

Von vielen Menschen wird die heutige Zeit oft als besonders schnellebig empfunden. Der Computer, erst vor einem halben Jahr gekauft, ist schon wieder veraltet, was gestern der letzte Schrei auf dem Gebiet der Mode war, ist morgen bereits untragbar, und auch unser Fußballbundestrainer, Herr Ribbeck, will keine Vergleiche zu einem Länderspiel ziehen, das anderthalb Jahre her ist, da eben heute andere Maßstäbe gelten als damals. Viele Dinge sind schon veraltet, bevor sie überhaupt beginnen zu existieren.

Die Leute, die niemals Zeit haben, tun am wenigsten!
(C. Lichtenberg)

In Europa beträgt die Zeitspanne, die jedem von uns auf Erden vergönnt ist im Mittel rund 80 Jahre. Ein Großteil davon ist bei den meisten dem Beruf, der Karriere, der Familiengründung, der Kindererziehung und dem Aufbau einer gesicherten Existenz gewidmet. Viele prall mit Ereignissen gefüllte Jahre. Jahre voller Erfolge und glücklicher Momente, der Zufriedenheit und Selbstbestätigung. Aber auch Jahre der verpaßten Gelegenheiten der Mißerfolge, und der Sorge. Und immer wieder sind schnelle, aber auch wohl überlegte Entscheidungen zu treffen. Am Ende stehen dann oft Überlegungen wie: hat man immer alles richtig gemacht, die richtigen Entscheidungen getroffen? Hat man die Zeit gut genutzt, oder gar verschwendet? War man da zu schnell entschlossen, dort aber etwas zu zögerlich? Zu welchem Ergebnis man auch kommen mag, die Zeit ist jedenfalls vorbei, und zu ändern ist meist nichts mehr.

Die Zeit geht ihren Gang und die Welt nimmt ihren Lauf, wir trotten nebenher als Opfer dieser Geschwindigkeitsdifferenz!

Zeit ist nicht nur für uns Menschen, sondern auch für die restliche belebte Welt, für die Welt als Ganzes, ja für den gesamten Kosmos ein entscheidender Faktor. Auch wenn es sich hier im allgemeinen um andere Dimensionen handelt, etwa was die Entwicklungsgeschichte der Welt anbelangt, so ist es doch interessant zu fragen, welche Rolle die Zeit in der Natur spielt. Was fängt eigentlich die Natur mit der Zeit an und wie wird sie von ihr genutzt? Begeben wir uns dazu auf eine kleine Reise durch das Universum und fühlen wir mal diesbezüglich der Natur auf den Zahn.
Physikalisch ist Zeit immer mit Veränderung verbunden. Gleiches in Gleichem erlaubt keine Zeitmessung. Unveränderliches ist zeitlos. Die Physik definiert den Zeitpfeil durch das Anwachsen von Unordnung.

Auch wenn alle einer Meinung sind, können alle unrecht haben!
(B. Russell)

Beginnen wir gleich mit dem größtmöglichen Schritt in die Vergangenheit, katapultieren wir uns an den Anfang aller Dinge. Von den meisten Kosmologen wird mittlerweile die Theorie der Entstehung unseres Universums aus einer gewaltigen Explosion, dem sogenannten Urknall akzeptiert . In diesem Augenblick wurde sozusagen unser Universum geboren. Er war der Tag ohne Gestern! In diesem Augenblick entstanden die Materie, der Raum und auch die Zeit. Wenn Sie mich also fragen: was war vor dem Urknall, so kann ich Ihnen darauf keine Antwort geben, weil es, zumindest für unser Universum, eine Zeit vor dem Urknall nicht gab. Wenn Sie genau hingehört haben, so sollte Ihnen aufgefallen sein, dass ich gesagt habe: "zumindest für unser Universum". Das könnte bedeuten, dass es da noch andere Universen, parallel zu unserem gibt und gegeben hat. In der Tat weisen die neuesten Theorien auch in diese Richtung. Aber dieses Thema ist gegenwärtig noch zu komplex, als dass ich hier näher darauf eingehen möchte. Kehren wie daher lieber zurück zu unserem Universum.
Wie alles, so hat auch unser Universum klein angefangen, sehr klein sogar. So klein, dass wir uns das garnicht vorstellen können. Doch das Universum dehnte sich aus und tut das auch heute noch. In den ersten Sekundenbruchteilen nach dem Urknall ging alles rasend schnell. Seitdem läuft der Countdown! Wenn wir von heute aus zurück rechnen, so hatte das Universum /Akademie/Rheinland-Pfalz/Region/Gaytaler Gespräche/2000/Deutsch/Vortragstexte/Lesch/image002 Sekunden nach dem Urknall bereits eine Ausdehnung von etwa /Akademie/Rheinland-Pfalz/Region/Gaytaler Gespräche/2000/Deutsch/Vortragstexte/Lesch/image004 Metern erreicht. Das ist zwar nur der 1 Milliarden Milliarden Milliardste Teil eines Meters und damit um viele Größenordnungen kleiner als ein Atom, aber eine Größe, die in dieser kurzen Zeit nur erreicht werden konnte, wenn die Ausdehnung mit Lichtgeschwindigkeit erfolgte. Doch damit war es noch lange nicht getan. In den folgenden /Akademie/Rheinland-Pfalz/Region/Gaytaler Gespräche/2000/Deutsch/Vortragstexte/Lesch/image019 Sekunden steigerte sich die Ausdehnungs­geschwindigkeit nochmals gewaltig, indem das Universum seine Größe mindestens 100 mal verdoppelte. Das bedeutet, dass der Durchmesser um den Faktor /Akademie/Rheinland-Pfalz/Region/Gaytaler Gespräche/2000/Deutsch/Vortragstexte/Lesch/image008 auf mehr als einen Kilometer zunahm! Das Licht hätte in dieser Zeit nur eine Strecke von rund /Akademie/Rheinland-Pfalz/Region/Gaytaler Gespräche/2000/Deutsch/Vortragstexte/Lesch/image010 Meter geschafft! Derartige Wachstumsraten sind absolut unvorstellbar und haben sich auch nach Ablauf dieser außerordentlich kurzen Zeitspanne, die die Kosmologen auch als inflationäre Phase des Universums bezeichnen, nie mehr wiederholt. In der restlichen Zeitspanne von damals bis heute, das sind immerhin rund 15 Milliarden Jahre, wuchs das Universum dann auch "nur" noch um den Faktor /Akademie/Rheinland-Pfalz/Region/Gaytaler Gespräche/2000/Deutsch/Vortragstexte/Lesch/image012 auf eine Gesamtausdehnung von etwa /Akademie/Rheinland-Pfalz/Region/Gaytaler Gespräche/2000/Deutsch/Vortragstexte/Lesch/image018 Lichtjahre. Damit ist das Universum rund 1000 mal größer, als der Bereich, den wir mit unseren besten Teleskopen einsehen können.

Die Wissenschaft fängt eigentlich erst dann an, interessant zu werden, wo sie aufhört!
(J. von Liebig)

Aber damit war die rasante Entwicklung der Anfangszeit noch nicht beendet! Das Universum, das ja zunächst völlig strukturlos war, und nur aus Energie in Form von Photonen, Quarks und Elektronen, sowie deren Antiteilchen bestand, fing an sich zu formieren. Ganz kurz nach der inflationären Phase, nämlich bereits etwa /Akademie/Rheinland-Pfalz/Region/Gaytaler Gespräche/2000/Deutsch/Vortragstexte/Lesch/image016 Sekunden später, also nach ein hunderttausenstel Sekunde, bildeten sich schon die Bausteine für die Atome, die Protonen und Neutronen. Und weitere 3 Minuten später waren schon die ersten leichten Elemente unseres Periodensystems der Wasserstoff, das Helium und das Lithium entstanden. Aber nur diese Elemente. Alles weitere, also insbesondere das Material, aus dem wir bestehen; Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Phosphor, Eisen, etc.., wurde in Sternen erbrütet.
In einer Zeitspanne von nur wenigen Minuten hat das Universum, dessen Durchmesser mittlerweile auf etwa /Akademie/Rheinland-Pfalz/Region/Gaytaler Gespräche/2000/Deutsch/Vortragstexte/Lesch/image018 Kilometer angewachsen ist, bereits Ungeheuerliches geschafft. Man kann also mit Fug und Recht behaupten, das Universum, die Natur, hat es in der Anfangsphase bestens verstanden die Zeit zu nutzen.

Man muß die Tatsachen kennen, bevor man sie verdrehen kann.
(M. Twain)

Wenn es in der Natur der Dinge liegt, nach großen Anstrengungen sich erst einmal ein wenig zu erholen, so galt das auch für das Universum. Nach dieser wahrlich stürmischen Anfangsphase entwickelten sich die Dinge wesentlich langsamer, ja man könnte sogar sagen, im Zeitlupentempo. Das lag im wesentlichen daran, dass das Universum zu dieser Zeit sehr heiß war und alle weiteren Strukturen, die sich zu bilden versuchten, in der enormen Hitze wieder zerstört wurden. Rund eine Milliarde Jahre, waren nötig, bis sich das Universum aufgrund seiner kontinuierlichen Ausdehnung allmählich auf eine Temperatur abgekühlt hatte, bei der sich der Wasserstoff und das Helium zu riesigen Wolken zusammenballen konnten, aus denen sich dann die ersten Sterne auszuformen begannen . Es bildeten sich also entgegen der allgemeinen Expansion des Universums Inseln aus, die sich der Tendenz der Gleichverteilung der Materie entgegenstemmten.
Von den allerersten Sternen ist heute praktisch nichts mehr zu finden, sie sind größtenteils bereits wieder erloschen oder in gewaltigen Explosionen, den sogenannten Supernovae, gestorben. Diese Sterne beleuchteten ein Universum ohne Augen, denn außer Wasserstoff und Helium gab es nichts. Aber in ihnen hat die Natur ein weiteres Wunder vollbracht. In diesen ersten Sternen wurde nämlich der Wasserstoff zu Helium und schließlich das Helium zu den für das Leben unverzichtbaren Elementen Kohlenstoff und Sauerstoff verbrannt. Mit dem Verlöschen dieser Sterne wurden diese Elemente durch Sternwinde über das Universum verstreut, wo sie sich zusammen mit dem ursprünglichen Wasserstoff und Helium zu neuen Wolken ballten, aus denen dann die nächsten Sterngenerationen entstehen konnte. Ein kosmischer Materiekreislauf setzte ein, der schrittweise immer mehr schwere Elemente erzeugte, wieder durch Sternexplosionen verteilte und in neue Sterne und deren mögliche Begleiter, den Planeten einbaute.
Diese Entwicklung war jedoch alles andere als einheitlich. Während relativ kleine Sterne, also solche, die etwa die gleiche Masse wie unserer Sonne besitzen, für diesen Prozeß rund 10 Milliarden Jahre brauchen, also auch so lange leben, erfolgte die Entwicklung bei massereichen Sternen sehr viel schneller. Ein Stern, der etwa 100 mal so schwer ist wie unsere Sonne, beendet sein Leben bereits nach rund 100.000 Jahren. Dabei verlischt er nicht langsam wie ein Stern geringer Masse, sondern explodiert im Bruchteil einer Sekunde in Form einer gewaltigen Supernova. Während in den massearmen Sternen lediglich die leichten Elemente Kohlenstoff und Sauerstoff erbrütet werden und dort verbleiben, fusionieren in den massereichen Sternen während ihrer kurzen Lebensspanne die Elemente bis hinauf zum Eisen. Daneben laufen noch andere Prozesse ab, in denen sogar so schwere Elemente wie Blei und Uran synthetisiert werden. In der abschließenden Sternexplosion werden dies Elemente dann an das Universum zurückgegeben . Sie sind todbringende Lebenspender, deren pulsierende Herzen sich noch einige Millionen Jahre als Pulsare im Universum, wie ein Leuchtturm drehen und strahlen. 10 Kilometer große Eisenkugeln, mit mehr als einer Sonnenmasse Gewicht. Ein würfelzuckergroßes Stück davon wiegt soviel wie die ganze Menschheit.

Unsere Empfindung ist sicherlich nicht der Maßstab für die Schönheit des unübersehbaren Plans der Natur!
(C. Lichtenberg)

Halten wir kurz fest, was mit der Entstehung der Sterne Neues in die Welt kommt. In ihnen werden über einen, abhängig von der Masse der Sterne, mehr oder weniger langen Zeitraum, alle Elemente gebildet, die wir heute vorfinden. Ohne Sterne gäbe es außer Wasserstoff, Helium und etwas Lithium keine schwereren Elemente im Universum und somit auch keine Planeten und insbesondere kein Leben. Auch in unserem Körper sind alle möglichen Elemente in Form von Eiweißen, Fetten, Mineralien und anderen organischen und anorganischen Molekülen enthalten. Und alle diese Elemente stammen aus den Überresten gestorbener und explodierter Sterne. Wir Menschen sind folglich nichts anderes als aus Sternstaub geborenen Individuen, die ihre Existenz dem Leben und dem Tod von Sternen zu verdanken haben. Milliarden Jahre mußten vergehen, bis ein erster Gedanke gedacht werden konnte.
Fragt sich nun, was können wir von all dem beobachten, von den Sternen, oder den besagten Supernovae. Wenn wir mit unseren Teleskopen weit in das Universum hinausschauen, so unternehmen wir damit gleichzeitig eine Reise in die Vergangenheit. Einen Stern, der von unserer Erde z.B. ein Lichtjahr, oder rund /Akademie/Rheinland-Pfalz/Region/Gaytaler Gespräche/2000/Deutsch/Vortragstexte/Lesch/image018 Kilometer, entfernt ist, sehen wir nicht so wie er heute ist, sondern so, wie er vor einem Jahr war. Das hängt damit zusammen, dass das vom Stern ausgehende Licht eben ein Jahr braucht bis es hier auf der Erde ankommt. Wenn wir also Objekte beobachten, die Millionen, oder gar Milliarden Lichtjahre weit weg sind, so sehen wir diese Objekte auch im Zustand vor einer Million bzw. einer Milliarde von Jahren. Astronomie ist also Archäologie. Je tiefer wir ins Universum blicken, umso tiefer bewegen wir uns im Meer der Zeit. Der Grund dieses Meeres ist der Urknall. Nichts Erkennbares ist augenblicklich.
Mit der Entstehung der ersten Sterne war die Entwicklung des Universums jedoch noch nicht zu Ende. Ungefähr 3 Milliarden Jahre nach dem Urknall begann sich die Sterne zu riesigen Sternfamilien den sogenannten Galaxien zusammenzulagern. Zuerst zu sogenannten elliptischen Galaxien. Etwa 2 Milliarden Jahre später, also rund 5 Milliarden Jahre nach dem Urknall entstanden dann die ersten Scheibengalaxien als Spiral- oder Balkengalaxien. Diese Galaxientypen umfassen im allgemeinen einige hundert Milliarden Sterne und sind überall im Univesum zu finden. Man schätzt, dass nicht weniger als einige 100 Milliarden solcher Galaxien existieren. Allein aus diesen wenigen Zahlen kann man abschätzen, welch ungeheuren Menge an Sternen das Universum mittlerweile beherbergt.
Zu diesem Zeitpunkt begann sich auch unsere Milchstraße zu formieren. Soweit wir wissen, handelt es sich auch hier um eine Spiralgalaxie mit insgesamt vier Armen, dem Sagittarius-Arm, dem Scutum-Crux-, dem Norma- und dem Perseus-Arm. Das Zentrum der scheibenförmigen Milchstraße bildet ein nahezu kugelförmiger Bauch, der sogenannte Bulge. Der Durchmesser der Scheibe beträgt rund 100.000 Lichtjahre, die Dicke am Rand nur ca. 2000 Lichtjahre. Die Spiralarme sind Gebiete hoher Stern- und Materiekonzentration insbesondere von interstellarer Materie in Form gewaltiger Wolken aus Gas (ionisierter und molekularer Wasserstoff) und Staub. Hier ist auch der Ort wo fortwährend neue Sterne geboren werden. Im Raum zwischen den Armen ist die Materiedichte wesentlich geringer. Übrigens befindet sich unsere Sonne genau zwischen zwei Spiralarmen in einer Entfernung von rund 28.000 Lichtjahren zum Zentrum. Der Bulge, mit einem Durchmesser von rund 8.000 Lichtjahren, ist im wesentlichen ein Ansammlung relativ alter Sterne (älter als 10 Milliarden Jahre), wogegen in den Spiralarmen vorwiegend junge, blaue Sterne (jünger als 5 Milliarden Jahre) vorkommen. Neuere Untersuchungen legen die Vermutung nahe, dass im Zentrum des Bulge ein Schwarzes Loch versteckt ist, wobei die Abschätzungen seiner Masse von 100 bis zu einer Million Sonnenmassen reichen. Um das Zentrum der Galaxie erstreckt sich der sogenannte kugelförmige Halo mit einem Durchmesser von rund 65.000 Lichtjahren. Dieser Bereich ist äußerst dünn besiedelt und enthält wesentlich die sogenannten Kugelsternhaufen, nämlich dicht gepackte Ansammlungen von einigen Hunderttausend bis zu einer Million Sternen. In diesen Kugelsternhaufen sind die ältesten Sterne der Galaxie konzentriert (12 bis 15 Milliarden Jahre).
Unser Sonnensystem, bestehend aus unserer Sonne und den neun Planeten, ist jedoch viel später entstanden als die Milchstraße, so etwa 10 Milliarden Jahre nach dem Urknall, oder von heute an gerechnet vor rund 5 Milliarden Jahren. Der äußerste Planet dieses Systems ist der Pluto. Er umkreist die Sonne auf einer stark elliptischen Bahn in einer mittleren Entfernung von 6 Milliarden Kilometer und markiert damit gleichzeitig den Durchmesser des Sonnensystems. Pluto ist mit einem Durchmesser von nur 2274 km bei weitem der kleinste der neun Planeten. Ein mickriger Eisklumpen
Weiter zur Sonne hin folgen dann der Reihe nach die vier Gasplaneten Neptun, Uranus, Saturn und Jupiter. Da alle sehr ähnlich aufgebaut sind, wollen wir uns nur den größten dieser Planeten, den Jupiter etwas genauer ansehen. Seine Masse ist etwa doppelt so groß ist wie die vereinigte Masse aller übrigen Planeten des Sonnensystems. Sein mittlerer Abstand zur Sonne beträgt 778 Millionen Kilometer. Jupiter besitzt keine feste Oberfläche. Er besteht fast ausschließlich aus Wasserstoff und Helium mit Spuren von Methan, Wasser und Ammoniak. Das Massenverhältnis von Wasserstoff zu Helium beträgt 75% zu 25% und entspricht somit ziemlich genau der Zusammensetzung der primordialen Gasscheibe, aus der das gesamte Sonnensystem entstanden ist. Das Zentrum von Jupiter wird vermutlich von einem Kern aus gesteinartigem Material gebildet, mit einer Masse von rund 15 Erdmassen. Auf diesen Kern folgt eine dicke Schale aus metallischem, leitfähigem, flüssigem Wasserstoff (ionisierter Wasserstoff bei einem Druck von mindestens 4 Millionen bar ), die den Hauptanteil der Jupitermasse ausmacht.
Obwohl auf Jupiter keine Kernverschmelzungsprozesse wie auf der Sonne ablaufen, strahlt er dennoch mehr Energie in den Raum ab als ihm durch die Sonneneinstrahlung zugeführt wird. Der Energieüberschuß wird vornehmlich aus der Freisetzung von Gravitationsenergie aufgrund einer langsamen, aber stetigen Kontraktion des Gasballs gewonnen. Fast wäre er ein Stern geworden.
In noch geringerer Entfernung umkreisen die vier sogenannten terrestrischen Planeten Mars, Erde, Venus und Merkur die Sonne. Schauen wir zunächst kurz auf den Mars. Seine rote Farbe verdankt dieser Planet der hohen Olivin- und Eisenoxidkonzentration in seiner Kruste. Neben der Erde zeigt der Mars die vielfältigsten Oberflächenstrukturen aller Planeten im Sonnensystem: über einer teilweise sehr alten von Kratern übersäten Oberfläche erheben sich Berge bis zu einer Höhe von 24 km und ein System von 4000 km langen und bis zu 7 km tiefen Kanälen durchzieht die Ebenen. Ferner gibt es eindeutige Hinweise auf frühe und noch immer ablaufende Erosionsprozesse. Ausgedehnte Flut- und Flußsysteme lassen vermuten, dass es einmal Wasser auf dem Mars gegeben haben könnte. Allerdings scheinen neuere Ergebnisse der Marssonde Global Surveyor die Annahme zu widerlegen, die Viking Sonde habe 1976 Küstenlinien entdeckt, und somit einen Beweis für die einstige Existenz von Meeren auf dem Mars erbracht. Die Atmosphäre des Mars ist ausgesprochen dünn. Sie besteht zu rund 95% aus Kohlendioxid, der Rest setzt sich zusammen aus Argon, Stickstoff und Spuren von Sauerstoff und Wasserdampf. Der Druck auf der Marsoberfläche beträgt weniger als 1% des irdischen Atmosphärendrucks. Seine mittlere Temperatur beträgt -55 Grad Celsius. zu kalt für Leben.
Überspringen wir nun zunächst die Erde und machen wir eine kurze Zwischenlandung auf der Venus. Die Venus besitzt eine Atmosphäre, die überwiegend aus Kohlendioxid mit dichten Wolken aus Schwefelsäure besteht. Der Druck an der Oberfläche ist rund 90 mal so groß wie auf der Erde. Für eine Umdrehung um die eigene Achse benötigt Venus 243 Tage. Die hohen Temperaturen von 120 bis zu 420 Grad C sind weniger eine Folge von Aufheizungsprozessen aufgrund der langen Rotationsperiode, sondern vielmehr verursacht durch einen galoppierenden Treibhauseffekt. Da die Venus nahezu gleich groß ist wie die Erde, sowie eine ähnliche Masse besitzt, mit einem Eisenkern von rund 6000 km Durchmesser, und auch hinsichtlich ihrer Dichte und chemischen Zusammensetzung der Erde sehr ähnlich ist, wurde sie lange Zeit als ein Schwesterplanet der Erde angesehen.
Der sonnennächste Planet, der Merkur umkreist seinen Zentralstern in einem mittleren Abstand von 58 Millionen Kilometern. Merkur ist der kleinste der vier terrestrische Planeten. Neben der von vielen Kratern zernarbten Oberfläche ist vor allem ein großer Einschlagkrater mit einem Durchmesser von rund einem Viertel des Merkur Durchmessers erkennbar. Die lange Rotationsperiode von 59 Tagen führt zu ausgeprägten Temperaturunterschieden von + 450 Grad C auf der Tag- und -170 Grad C auf der Nachtseite. Wegen der hohen Temperatur und einer Masse von wenig mehr als 5% der Erdmasse, kann Merkur keine Atmosphäre halten. Alle diese Planeten sind etwa zur gleichen Zeit mit der Sonne entstanden, also vor rund 5 Milliarden von Jahren. Auch unsere Erde, die wir nun noch ein wenig näher anschauen wollen, ist so alt. Naturgemäß wissen wir über diesen Planeten am besten Bescheid. Und nach aller bisheriger Erkenntnis, ist er auch der einzige im gesamten Sonnensystem auf dem sich eine ganz besondere Entwicklung vollzogen hat, nämlich die Entwicklung von Leben.

Die Erde

Wir gehen mit dieser Welt um, als hätten wir noch eine Zweite im Kofferaum!

Wie alle anderen Planeten des Sonnensystems hat sich auch die Erde vor rund 4,5 Milliarden Jahre aus einer scheibenförmigen Gas- und Staubwolke, die unsere Sonne umgab, herausgebildet. Im Anfangsstadium ihrer Geschichte existierte die Erde als relativ homogener Planet mit einer Gleichverteilung der Elemente über das gesamte Volumen. Im Zeitraum von wenigen hundert Millionen von Jahre erfolgte alsdann eine starke Aufheizung verursacht im wesentlichen durch drei unterschiedliche Prozesse, nämlich dem Einschlag von Planetesimalen und Meteoriten auf der Oberfläche, der Freisetzung von Gravitations­bindungsenergie durch den Massenzuwachs und dem Zerfall von radioaktiven Elementen. Durch diese Prozesse wurde soviel Energie erzeugt, dass die Temperatur des Planeten auf einen Wert über dem des Schmelzpunktes von Eisen anstieg und die Erde zumindest zähflüssig wurde. In der Folgezeit, getrieben durch die Gravitation, entmischten sich die Elemente entsprechend der Masse ihrer Atome, wobei das schwere Eisen zum Zentrum des Planeten absank und leichtere Elemente von dort verdrängt wurden. Es entstand ein geschichteter Planet mit einem dichten Eisenkern, einer Oberflächenkruste aus leichterem Material und einem dazwischen liegenden Mantel aus Gesteinen mittlerer Dichte.
Was unserer Erde gegenüber allen anderen Planeten eine so herausragende Stellung einräumt ist das Vorkommen großer Mengen flüssigen Wassers und einer dichten Atmosphäre, bestehend im wesentlichen aus Sauerstoff, Stickstoff und etwas Kohlendioxid. Für die Entstehung der Meere und der Erdatmosphäre haben die Geologen zwei Theorien zur Hand. Nach der einen Theorie war das Wasser zunächst in Form seiner Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff in den Gesteinen chemisch gebunden, vermutlich ähnlich wie auch Stickstoff und Kohlenstoff. Bei der Aufheizung des Planeten durch die drei obengenannten Prozesse, wurden diese Elemente freigesetzt, konnten chemisch miteinander zu Wasser und Kohlendioxid reagieren und wurden dann durch vulkanische Aktivitäten an die Erdoberfläche transportiert. Die Wassermengen, welche noch heute durch Vulkane freigesetzt werden, beweisen, dass vulkanische Tätigkeit über einen Zeitraum von einigen Millionen Jahren durchaus ausgereicht hätte, die Weltmeere zu füllen.
Auch die Atmosphäre der frühen Erde wurde durch vulkanische Entgasung freigesetzt. Vermutlich bestand sie ursprünglich aus Wasserdampf, Wasserstoff, Kohlendioxid und Stickstoff und hatte somit eine völlig andere Zusammensetzung als unsere heutige Atmosphäre. Der Umschwung in der chemischen Zusammensetzung mit 21% Sauerstoff und einem Stickstoffanteil von 77% wird zeitlich mit dem Auftauchen der ersten Lebensformen auf der Erde in Zusammenhang gebracht. Der Sauerstoff wurde dabei durch die einsetzende Photosynthese der Blaugrünalgen (Cyanobakterien) erzeugt. Entsprechend der neueren, zweiten Theorie, konnte die Erde in ihrer Frühzeit, als sie noch sehr heiß war, weder Wasser in Form von Dampf, noch andere Gase halten. Woher aber kamen dann Wasser und die Atmosphäre? Mittlerweile haben neuere Forschungser­gebnisse gezeigt, dass Wasser, Kohlendioxid und auch andere Gase reichlich in Form von Eis in den Kometen und Asteroiden enthalten sind. Aufgrund der Gravitation die die Erde auf diese Körper ausübte, kam es zu einem intensiven Bombardements mit diesen Körpern. Da es ja noch keine bremsende Atmosphäre gab und außerdem die Kometen- und Meteordichte zu dieser Zeit noch wesentlich höher war, viel der Meteoritenhagel auch entsprechend kräftig aus. Beim Aufprall auf die Erde wurden diese Gase dann freigesetzt, so dass sich die Meere und die Atmosphäre bilden konnten. Die Entstehung des Sauerstoffs freilich müßte auf die gleiche Weise vonstatten gegangen sein, wie wir es bereits bei der ersten Theorie kennengelernt haben.
Seit dem Urknall sind mittlerweile ungefähr 10 Milliarden Jahre vergangen. Von den ersten, ungeheuer schnell ablaufenden Prozessen bis zur Entstehung der Erde hat es also ganz schön lange gedauert. Wie wir gesehen haben, verging der überwiegende Teil dieser Zeit mit der Bildung von Sternen und dem Erbrüten der schweren Elemente. Erst als die Gaswolken mit entsprechenden Mengen an Staub angereichert waren konnten mit der nächste Sterngeneration auch terrestrische, also kompakte, gesteinartige Planeten entstehen. Unsere Erde hatte also garkeine Chance viel früher auf der Bühne des Kosmos zu erscheinen. Die Voraussetzungen dafür waren einfach nicht gegeben!
Doch nachdem die Erde sich endlich formiert hatte ging die weitere Entwicklung auf diesem Planeten, zumindest wenn man in kosmischen Zeitdimensionen denkt, wieder mit Riesenschritten voran. Das Leben stand sozusagen vor der Tür und drängte mit ungeheurer Geschwindigkeit an´s Tageslicht.

Die Zeiten der Wettkämpfer sind die einzigen Zeiten, die immer besser geworden sind!
(W. Schneyder)

Machen wir uns das anhand einer Zeitreise klar. Entstanden war die Erde vor etwa 4,5 Milliarden Jahre.
Bereits 750 Millionen Jahre später entstanden die ersten fossilen Lebensformen. Einzellige Bakterienarten und Algen, sogenannte Stromatoliten begannen die Erde zu erobern. Ihr äußeres Erscheinungsbild, ähnlich dem von Gesteinsbröseln, war nicht besonders aufregend. Aber für lange Zeit waren sie die Einzigen, die die Kunst des Lebens beherrschten.
Erst rund 1,8 Milliarden Jahre später reicherte sich dann die Atmosphäre der Erde allmählich mit Sauerstoff an. Erzeugt wurde dieses für das weitere Leben so wichtige Gas durch die bereits erwähnten Cyanobakterien und die Blaualgen. Da Sauerstoff aber für die meisten damaligen Lebensformen ein Zellgift darstellte, begann gleichzeitig ein großes Artensterben und eine radikale Auslese. Nur diejenigen Lebensformen, die es rechtzeitig schafften, sich auf die neue Gaskomposition der Atmosphäre umzustellen überlebten und entwickelten sich weiter.
Bis zum Auftauchen der ersten mehrzelligen Organismen auf der Erde in Form von Bakterien, Algen und Plankton vergingen dann erst einmal weitere ca. 900 Millionen Jahre.
Doch von da an beschleunigte sich die biologische Entwicklung gewaltig. In nur 100 Millionen Jahren begann eine ungeheure Vielfalt von Lebewesen und Pflanzenformen sich auf der Erde breit zu machen. Tiere mit Klauen, Zähnen und Tentakeln bewaffnet kämpften um die Vorherrschaft. Das Zeitalter des Kambrium war erreicht. Der Grund für diesen explosionsartigen Anstieg der Artenvielfalt liegt im Dunkeln. Aber nahezu alle Formen des heutigen Lebens gründen auf den Bauplänen, die das Leben zur Zeit des Kambrium gezeichnet hat.
Nach weiteren 225 Millionen Jahren, in der Ära des Mesozoikums, betraten dann die Dinosaurier und die ersten Säugetiere die Bühne der Erde. In dieser Zeit entwickelten sich auch die ersten Vögel und die Blütenpflanzen. Rund 150 Millionen Jahre beherrschten die Dinosaurier die Erde. Dass sie schließlich doch ausstarben ist vermutlich auf eine große Naturkatastrophe zurückzuführen. Entweder war es ein Meteoriteneinschlag, oder ein gewaltiger Vulkanausbruch, der soviel Staub in die höchsten Schichten der Atmosphäre schleuderte, dass das Sonnenlicht nicht mehr bis zur Erdoberfläche durchdringen konnte und somit ein Großteil der Vegetation, die Ernährungsgrundlage der Dinosaurier abstarb.
In der Periode des Tertiär, von heute an gerechnet vor 65 bis 1,6 Millionen Jahren, eroberten dann die ersten Primaten und die Pferde die Erde. Am Ende dieser Periode, vor etwa 3 Millionen Jahre, taucht dann das erste menschenähnliche Wesen, der Australopithecus auf. Der Homo habilis erschien vor etwa 2 Millionen Jahre, gefolgt vom Homo erectus vor ca. 1,3 Millionen Jahren. Doch es dauerte weitere rund 900000 Jahre, bis die frühen Menschen den Gebrauch des Feuers beherrschten und schließlich vor rund 100.000 Jahren vom Homo sapiens abgelöst wurden.

Am 6. Tag schuf ER den Menschen. Bei einer 35-Stunden-Woche, wäre IHM das nicht passiert!

Die weitere Entwicklung des Menschen ging dann rasend schnell und läßt sich wohl am besten an Hand der folgenden Graphik beschreiben. Vor rund 50.000 Jahren kamen die ersten Werkzeuge, primitive Meißel und Schlaghämmer in Gebrauch. Als Nomaden lebten die damaligen Menschen insbesondere von der Jagd und vom Aufsammeln der Früchte, die die Natur ihnen lieferte. Erst vor rund 10.000 Jahren wurden einige Stämme seßhaft und lernten die Erde zu bebauen und Landwirtschaft und Viehzucht zu betreiben. Die ersten Städte wurden vor etwa 5000 Jahren gegründet und mit ihnen entwickelte sich auch Schriften und die Kunst der Metallbearbeitung, der Keramik- und Papierherstellung. Das Zeitalter der Wissenschaften im heutigen Sinn begann erst vor rund 400 Jahren. In dieser kurzen Zeitspanne entstand nahezu das gesamte Wissen der heutigen Menschheit. Und in nur rund 150 Jahren hat es der Mensch geschafft vom ersten autoähnlichen Gefährt in eine Rakete umzusteigen und auf dem Mond zu landen.

Resümee

Wie wir gesehen haben besteht die Erde seit nunmehr etwa 4,5 Milliarden Jahre. Die Anfänge der Menschheit liegen jedoch erst 3 Millionen Jahre zurück und von einem Menschen im heutigen Sinne, kann man eigentlich erst mit dem Erscheinen des Homo sapiens vor ca. 100.000 Jahren sprechen. Würde man das Alter des Universums von 15 Milliarden Jahre auf ein Jahr zusammenstauchen, so würden die Sterne für ihre Entwicklung von der Geburt bis zu ihrem Ende den größten Anteil des Jahres für sich in Anspruch nehmen, nämlich rund 250 Tage. Der Homo sapiens aber wäre gerade mal 3,5 Minuten vor Ablauf dieses Jahres aufgetaucht, und unsere gesamte wissenschaftliche Entwicklung hätte sich innerhalb der letzten Sekunde des Jahres vollzogen. Die massereichen Sterne haben z.B. Milliarden von Jahren mehr oder weniger still an den schweren Elementen gebrütet, bis endlich ihr großer, finaler Auftritt kam, wobei der Stern in wenigen Sekunden als Supernova aufflammt und seine "atomare Brut" in das All versprüht.
Mithin kann man sagen, dass die Entstehungsgeschichte des Universums in einzelne Epochen von völlig unterschiedlicher Dauer zerfällt, in denen die Entwicklung entweder wahnsinnig schnell vor sich ging, oder nahezu im Schneckentempo ablief. Eigenartigerweise ist dabei in der in unserem Beispiel 250 Tage langen Periode der Sternentwicklung nichts Aufregendes entstanden, in den viel kürzeren Perioden davor und danach aber fast alles was das heutige Universum zu bieten hat.

Blick in die Zukunft

Das Merkwürdigste an der Zukunft ist die Vorstellung, daß man unsere Zeit später die gute alte Zeit nennen wird!
(J. Steinbeck)

Wagen wir zum Abschluß noch einen Blick in die Zukunft des Kosmos. Fragen wir uns, wie wird es weiter gehen, wird sich die Erde ewig um die Sonne drehen, wird das einmal entstandene Leben sich für alle Zeiten weiterentwickeln? Einige Wissenschaftler haben sich darüber Gedanken gemacht und die Theorien, die dabei entstanden, zeichnen auf lange Sicht kein allzu rosiges Bild.
Setzen wir zunächst einmal voraus, dass es die Menschheit schafft, "hausgemachte" Katastrophen, wie Atomkriege oder ähnliches, also alles was den Untergang unserer Spezies herbeiführen würde, zu vermeiden. Was könnte uns also passieren? Wie wir schon gehört haben, gibt es unser Sonnensystem und damit unsere Sonne seit etwa 4,5 Milliarden Jahre. Aber unsere Sonne ist ein Stern und wird somit nicht ewig leuchten. Die Astronomen haben berechnet, dass es nochmal rund 4 Milliarden Jahre dauern wird, bis die Sonne ihren Brennstoff verbraucht hat. Von da an wird sie sich zu einem roten Riesen aufblähen mit einem rund 100 mal größerem Durchmesser und einer etwa 1000 mal höheren Leuchtkraft. Die Sonne wird dabei über die Bahn des Planeten Merkur hinausragen und Merkur völlig verschlucken. Noch etwas später wird sie sich sogar bis nahe an die Erdbahn ausdehnen und dabei auch die Venus vernichten. Auf dem Mars wird es dann so warm sein wie auf der Erde. Klar, dass unter diesen Umständen auf unserem Planeten, vorausgesetzt, dass er bei diesen Vorgängen nicht völlig verglüht, exorbitante Temperaturen herrschen werden, die die Existenz von Leben unmöglich machen. Wenn die Menschheit also weiterleben will, so muß sie es spätestens bis zu diesem Zeitpunkt geschafft haben Kolonien auf einem anderen Planeten, in einem anderen "Sonnensystem" in unserer Galaxis zu gründen.
Aber auch mit diesem Exodus wären wir noch nicht auf der sicheren Seite. Es wird der Moment kommen, wo alle Sterne unserer Galaxis, und natürlich auch die der anderen Galaxien, ausgebrannt sind, und wo alle Supernovae, die ja neues Material für neue Sterne in das All schleudern, explodiert sein werden. Die Wissenschaftler schätzen, dass das in etwa 100 Billionen Jahre der Fall sein wird. Materie geht bei diesen Prozessen zwar nicht verloren, da sich aber das Universum während der ganzen Zeit immer weiter ausdehnt, wird die Materiedichte zu diesem Zeitpunkt so gering sein, dass die Gravitation zur Bildung neuer Sterne nicht mehr ausreicht. Es wird also "finster" sein und "finster" bleiben.
Doch auch im Dunkeln werden die Galaxien als zusammengehörige Systeme weiterbestehen. Immer noch werden längst ausgestorbene Planeten um ausgebrannte Sternreste kreisen. Aber diese Bindungen können nicht ewig halten. Durch die Schwerkraft vorbeiziehender Sterne werden die Planeten allmählich aus ihren Bahnen geworfen und in das All geschleudert. Die Wissenschaftler schätzen, dass in rund 100 Billiarden Jahren alle Plantensysteme aufgelöst sein werden. Schließlich bleiben sogar die ausgebrannten Sonnen von diesen Ereignissen nicht unbeeinflußt. Ähnlich wie bei den Planeten, kann bei der Begegnung von drei Sternen der masseärmste aus der Galaxie katapultiert werden. Derartige "Dreikörper-Begegnungen" sind zwar relativ selten, in einer Galaxie etwa nur ein halbes Dutzend pro einer Milliarde Jahren, auf lange Sicht jedoch ist das Ergebnis dramatisch. Irgendwann zwischen einer Trillion (10 hoch 18) und einer Quatrilliarde (10 hoch 27) Jahren, werden die Galaxien etwa 99% ihrer Masse verloren und sich somit praktisch aufgelöst haben. Der verbleibende Rest der Galaxie wird schließlich in einem einzigen, supermassiven schwarzen Loch vereinigt.
Die Uhren im Kosmos gehen langsam, sehr langsam. Aber die Zeit ist gnadenlos.
Es begann in perfekter Unordnung und breitete sich aus. Es blieb eine Idee, die werden wollte. Mit jeder Sekunde die verging, wurde die Idee stärker. Es bildeten sich Inseln der Ordnung. Wie eine Blüte oder ein Kristall sich entfaltet, so treibt das Universum seltsame Blüten hervor - Inseln der Ordnung. Unser Großhirn ist die Insel der größten Ordnung, die wir kennen. Eine Insel, die die Dimensionen des Universums zeitlos schnell durchdringen kann und zuletzt bei sich landet.

Alle Dinge durch unsterbliche Kraft
Nah oder fern
Sind verborgen miteinander verbunden,
so daß du keine Blume berühren kannst,
ohne einen Stern zu belästigen.
(F. Thompson)

Obwohl die Spekulationen der Astronomen hier noch immer nicht zu Ende sind, ist es doch für uns an der Zeit die Gedankenreise in die Zukunft abzubrechen. Schon längst überschreitet ja alles unser Vorstellungsvermögen. Außerdem ist das Szenario, das die Kosmologen in ihren Theorien aufgerollt haben, ja auch alles andere als erfreulich. Aber, wie sagt Mephisto: "Grau ist alle Theorie" und vielleicht kommt ja alles ganz anders als gedacht.

Niemand ist weiter von der Wahrheit entfernt als derjenige, der alle Antworten weiß
(Chuang Tsu)

Vielleicht gibt es für die Menschheit einen Ausweg aus dieser Spirale. Wer weiß zu welchen geistigen Höhenflügen der Mensch noch fähig ist. Nutzen wir daher die Zeit, die uns verbleibt!

Carpe Diem!

Ich vergesse das meiste, was ich gelesen habe, nichtsdestoweniger aber trägt es zur Erhaltung meines Geistes bei !
(C. Lichtenberg)

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