Wir sind allein im Weltall

Die Menschheit ist vermutlich die einzige Zivilisation

Seit Erfindung der Radioastronomie gibt es eine wissenschaftliche Suche nach anderen Zivilisationen im Weltall, die mit uns Kontakt aufnehmen wollen. Bisher ohne Resultat. Das kann man relativ leicht erklären, wenn man bedenkt, wie wenig Ahnung wir haben, was andere Zivilisationen für Techniken zur Kommunikation verwenden, doch jetzt gibt es ein neues Resultat!

Über 100.000 Galaxien untersucht

Um das neuste Forschungsergebnis zu verstehen, das von der Cornel Universität [1] stammt, muss man etwas ausholen. Denn dort wurden Kardashev Zivilisationen der Stufe III gesucht und nicht gefunden.

Die Andromeda Galaxie im Infrarotlicht, kein Hinweis auf eine Super-Zivilisation

Wie sehen Kardashev Zivilisationen aus?

Auf der Erde findet man Leben, das sich so weit ausgebreitet hat, wie es mit den Mitteln der Biologie, Bewegung in der Biosphäre, möglich ist. Betrachtet man also einen zufällig ausgewählten Quadratkilometer Erdoberfläche, wird man eindeutige Zeichen von Leben finden. Denn Leben setzt Energie der Sonne um und das nach allgemeinen physikalischen Gesetzten, so dass aus der Strahlung ganz allgemein auf Leben geschlossen werden kann.

Zivilisationen sollten sich nun ähnlich verhalten, sie nutzen Energie um die Zivilisation aufrecht zu erhalten und zu erweitern. Die Menschen machen das bekanntlich seit Erfindung des Feuers in erheblichen Umfang. 

Solarenergie

In der nächsten Stufe einer Zivilisation muss die Energieversorgung auf Solarenergie umgestellt werden, Ohne Zweifel beginnen wir gerade den Prozess. Der Grund ist schlicht, nur die Sonne liefert auf Dauer ausreichend Energie. Als Dauer sind hier Millionen von Jahren zu verstehen, nicht eine kurze Episode wie das 300 Jahre dauernde Verbrennen von mineralischen Rohstoffen.

Eine reifere Zivilisation wird einen wesentlichen Teil der Sonnenstrahlung einfangen, die den Planeten erreicht. Dann spricht man von einer Kardashev Zivilisation der Stufe I.

Die Menschheit könnte diesen Zustand relativ schnell erreichen, wenn der Ausbau der Solarenergie so anhält. (Siehe Blogbeitrag Von der Solarförderung zur Dyson-Sphäre)

Die erste große Solaranlage, 120kW, der Menschheit im Weltall auf der ISS

In der nächsten Stufe wird die Zivilisation auch außerhalb ihres Heimatplaneten Solarenergie gewinnen. In sehr geringen Umfang tun wir auch das bereits heute, etwa auf der ISS (120kW) und auf den vielen anderen Satelliten und interplanetaren Sonden. Dies wird eine Super-Zivilisation so weit treiben, bis sie einen wesentlichen Teil des Lichtes eines Sterns nutzt, Kardashev Zivilisation der Stufe II. Man darf sich hier ruhig vorstellen, dass künstliche intelligente Systeme die Arbeit der Installation verrichten. 

Das endgültige technische Limit ist die Kolonialisierung der Galaxie, indem auch andere Sterne mit Planeten besiedelt werden und die Energie dieser Sterne geerntet wird, dann spricht man von einer Kardashev Zivilisation der Stufe III.

Wie lange dauert das Erreichen einer Kardashev Zivilisation der Stufe III

Vom Beginn der Kohleförderung und der Energiegewinnung mit Dampfmaschinen hat es nur 200 Jahre gedauert, bis wir an das Ressourcenlimit gestoßen sind und auf Solarenergie umstellen. Der nächste Schritt wird möglicherweise ähnlich lange benötigen, bis wir die gesamte Energie, die wir von der Sonne bekommen auf dem Planeten nutzen, also nochmals 200 Jahre. Auch der Aufbau einer Dysonsphere, das Nutzen der gesamten Solarenergie eines Sterns wird in einer ähnlichen Größenordnung liegen. Pessimistisch nehmen wir 1000 Jahre nach beginn der industriellen Erzeugung von Energie. 

Das Besiedeln einer Galaxie ist sicher kein einfaches Unterfangen, bisher haben wir gerade einmal vier Raumsonden auf eine interstellare Reise gesendet, Voyager I und Voyager II, Pioneer 10, Pioneer 11. Das Besiedeln anderer Sterne benötigt Zeit, der Flug mit 1% der Lichtgeschwindigkeit erfordert immer noch 10 Millionen Jahre um an das andere Ende der Galaxie zu kommen. Aber im Vergleich zum Alter der Erde ist das weniger als 0,2%. 

Damit könnte eine Zivilisation nach 10 Millionen Jahren eine Galaxie besiedeln, je nach ihren Fähigkeiten sogar schneller oder auch etwas langsamer.

Nachweis einer Kardashev Zivilisation der Stufe III

Interessant ist, dass eine Zivilisation der Stufe Kardashev Zivilisation der Stufe III mit den Mitteln unserer Zivilisation bereits nachgewiesen werden kann!

Der Grund liegt in einfachen Gesetzten der Physik. Dies besagt, dass man die Strahlung nur nutzen kann, wenn es eine Temperaturdifferenz gibt. Etwa Sonne, Temperatur auf der Erde, Temperatur des Weltalls, darauf beruhen nicht nur die Solarzellen sondern auch alle pflanzlichen Prozesse. Würde dieses Gesetz, bekannt als 2. Hauptsatz der Thermodynamik, nicht gelten, dann würde das heutige physikalische Weltbild zusammenbrechen. 

Das bedeutet aber, unabhängig wie genau eine Superzivilisation die Solarenergie nutzt, sie benötigt immer etwas, das auf einer mittleren Temperatur, etwa zwischen 0°C und vielleicht 1000°C, liegt. Damit aber hat man etwas, das Infrarotstrahlung emittiert und damit können wir es mit den extrem empfindlichen  Teleskopen der WIDE [2] Klasse erkennen. Inzwischen wurden 100.000 Galaxien nach Spuren dieser Infrarotstrahlung untersucht und es wurde nichts gefunden.

Mögliche Ursachen des negativen Befunds

Die einfachste Möglichkeit ist schlicht und einfach: Wir sind allein im Weltall!

Das Ergebnis würde auch das Fermi Paradoxon [3] erklären, Der berühmte Physiker bemerkte in einer Diskussion über UFOs in den 1950er Jahren, "Wo sind sie?" denn eine andere Zivilisation hätte uns schon besuchen können.
Jetzt werden natürlich viele andere Argumente hervorziehen, die das nicht wahrhaben wollen.

Einige Argumente lauten:

1. Das Weltall ist viel größer als nur 100.000 Galaxien. Das stimmt, es gibt nämlich 10.000.000.000 Galaxien, aber dann können wir schon mal festhalten wir sind extrem einsam im Weltall und haben niemals die Chance mit einer andere Zivilisation zu kommunizieren. Die Antwort würde weit über 100 Millionen Jahre dauern, soweit haben wir schon gesucht.

2. Nicht alle Zivilisationen bauen eine Kardashev Zivilisation der Stufe III. Das mag wohl stimmen, das ist genauso wie auf der Erde, nicht alle Kulturen haben sich weltweit ausgebreitet, aber es hat eine genügt um alle mit moderner Technik zu versorgen (Handy!). Sollte also nur eine Zivilisation in einer Galaxie den Drang nach Expansion verspüren, dann ist die Galaxie schnell besiedelt.

3. Das Besiedeln einer Galaxie ist unmöglich. Das einzige was unsere Zivilisation noch nicht gezeigt hat, ist eine Reise mit 1% der Lichtgeschwindigkeit. Es ist nicht auszuschließen, dass es da tatsächlich fundamentale Probleme gibt, insbesondere muss man ja auch wieder Bremsen, was ich für schwierig halte. Dann besteht immerhin die Chance, dass wir mit anderen Zivilisationen in unserer Galaxie "Chatten" können.

Letztendlich halte ich die Gegenargumente für eher schwach und wir sollten uns mit dem Befund genau auseinandersetzen, dass wir alleine sind. 

Konsequenzen die aus der Einmaligkeit gezogen werden müssen

Der Prozess, der zu Leben und zu einer Zivilisation führt ist offensichtlich von derart vielen Zufällen abhängig, dass es eben praktisch nie im Weltall passiert. Es liegt jedenfalls nicht an den wenigen Planeten, wie man noch vor 30 Jahren vermuten konnte, inzwischen weiß man, dass es allein in unserer Galaxie davon Milliarden gibt.

Wenn wir die einzige Insel einer Zivilisation sind, dann empfinde ich es als Universale Aufgabe im Sinn des Wortes, diese Insel sorgfältig zu pflegen und weiter zu entwickeln. vielleicht werden wir dann die erste Zivilisation der Stufe III.

Ein wichtiger erster Schritt ist, ironischerweise, die Umstellung auf Solarenergie.

Nachträgliche Anmerkung:
Es gibt inzwischen Hinweise, dass in unserer Galaxie ein Kardashev Zivilisation Stufe II am Stern KIC 8462852 existiert, siehe dazu den Blogbeitrag: Erste Superzivilisation entdeckt

Quellen:

[1] The Ĝ Infrared Search for Extraterrestrial Civilizations with Large Energy Supplies. III. The Reddest Extended Sources in WISE, arXiv:1504.03418

[2] Wide-Field Infrared Survey Explorer, offizielle Projektseite Berkley