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Die Sonne steht heute kurz vor der Mitte ihres Lebens – sie wird noch etwa sechs Milliarden Jahre weiter scheinen, bevor sie sich zu einem Roten Riesenstern entwickelt und ihre innersten Planeten schluckt. Doch für das Leben auf der Erde kommt das Ende schon viel früher: schon in etwa einer Milliarde Jahre dürfte der Blaue Planet unbewohnbar sein. Das liegt daran, dass die Leuchtkraft der Sonne heute schon langsam, aber stetig ansteigt: jede Milliarde Jahre legt sie nochmals 10% zu. Die Erde befindet sich nahe der inneren Grenze der ständig bewohnbaren (oder „habitablen“) Zone der Sonne, also dort, wo flüssiges Wasser auf der Planetenoberfläche möglich ist. In etwa einer Milliarde Jahre (plus minus eine halbe Milliarde Jahre) wird die Erde diese Grenze überschreiten und eine heisse Wüstenwelt ohne Ozeane, dafür mit einer Dampftreibhaus-Atmosphäre werden.
Die frühesten gesicherten Lebensspuren auf der Erde sind 3.5 Milliarden Jahre alt, aber es gibt geologische Hinweise darauf, dass die Erde schon viel früher lebensfreundlich war. Das heisst, rückblickend wird die Erde für ein Zeitfenster von fünf bis sechs Milliarden Jahren für Lebewesen bewohnbar gewesen sein. Die Menschheit ist am Ende dieses „habitablen“ Zeitfensters entstanden: je nachdem, wie lange es noch andauert, befinden wir uns heute irgendwo zwischen dem letzten Viertel und dem letzten Zehntel. Diese Beobachtung kann man nun so interpretieren (Carter & McCrea, 1983 und Carter, 2008), dass die Entstehung einer technologischen Zivilisation wie der Menschheit der letzte „schwierige“ (unwahrscheinliche) Entwicklungsschritt in einer Serie ebenso unwahrscheinlicher Entwicklungsschritte in der Evolution ist (das sogenannte „hard steps“ Modell). Warum?
Das Problem kann mit Würfeln vereinfacht werden: seltene Würfelkombinationen stehen für schwierige bzw. unwahrscheinliche Entwicklungsschritte, die überwunden wurden. Sagen wir, wir werfen drei Würfel gleichzeitig so lange, bis alle drei gleichzeitig eine „1“ zeigen („1-1-1“). Im Durchschnitt benötigt man dafür 63 = 216 Würfe. Wenn unser Beobachtungszeitraum auf maximal 20 Würfe beschränkt ist (so wie das Zeitfenster, in dem die Entwicklungsschritte auf der Erde stattfinden können, beschränkt ist), werden wir „1-1-1“ natürlich nur selten (<10%) sehen. Wenn es dann aber doch mal geschieht, ist das Ereignis innerhalb des Beobachtungszeitraums selbst überall etwa gleich häufig, das heisst, im ersten Wurf ist es fast gleich häufig wie im zwanzigsten.
Nun erweitern wir aber unsere Anforderung, und wollen „1-1-1“, gefolgt von „2-2-2“ beobachten, wobei die Anzahl Würfe zwischen den beiden beliebig ist. Wir können aber weiterhin nur 20 Würfe beobachten. Dann brauchen wir natürlich entsprechend mehr Versuche (im Durchschnitt 216 mal mehr), bis beide Fälle innerhalb der ersten 20 Würfe und in der richtigen Reihenfolge eintreten. Es lässt sich mathematisch zeigen, dass in den Fällen, in denen das dann tatsächlich geschieht, die Ereignisse „1-1-1“ und „2-2-2“ mehr oder weniger gleichmässig über die 20 Würfe verteilt sind. Im Schnitt liegen 1/(n+1) der Länge des Beobachtungszeitraums zwischen den n Ereignissen, sowie zwischen dem Anfang bzw. Ende des Beobachtungszeitraums. Jede weitere Bedingung, die man der Serie nun hinzufügt (sagen wir, „1-1-1“ gefolgt von „2-2-2“, gefolgt von „3-3-3“) führt abermals zu einer längeren Wartezeit und einer feineren Aufteilung des Zeitfensters, wobei sich der jeweils letzte Schritt (hier „3-3-3“) immer mehr dem Ende des Zeitfensters nähert.
Angewandt auf die Entstehung der Menschheit stellen diese Würfelabfolgen also seltene Ereignisse in der Evolution dar, die allesamt eine Vorbedingung waren für die Entstehung einer technologischen Zivilisation. Dazu gehört zum Beispiel die Entstehung des Lebens selbst, die Entwicklung von Eukaryoten (Zellen mit Mitochondrien), die Entwicklung von Mehrzellern und so weiter. Das letzte unwahrscheinliche Ereignis in der Serie war die Entwicklung der menschlichen Zivilisation selbst. Wenn sich die Evolutionsgeschichte also wirklich über das „hard steps“ Modell erklären lässt, dann sollten die Entwicklungsschritte etwa gleichmässig über die Geschichte der Erde verteilen. Und je mehr solche Ereignisse nötig waren, desto näher rückt die Entstehung der Menschheit an das Ende des habitablen Zeitalters heran.
Das heisst im Umkehrschluss, dass sich aus der Zeit, die die Erde noch bewohnbar bleibt, in etwa die Anzahl unwahrscheinlicher Ereignisse ableiten lässt, die der Entstehung der Menschheit vorangegangen sind. Heute schätzt man diese, basierend auf der ca. 1 Milliarde verbleibender Jahre, auf etwa fünf Schritte (es könnten aber auch vier oder zehn sein, je nach dem wie lange die Erde noch bewohnbar bleibt). Verteilt man diese fünf Schritte gleichmässig über den habitablen Zeitraum der Erde, ergibt sich ein mittlerer Abstand von etwas unter 1 Milliarde Jahre pro Schritt (allerdings mit breiter Streuung). Tatsächlich fällt auf, dass die wichtigsten Entwicklungsschritte auf der Erde in ungefähr gleichmässigen Abständen auftraten: Die ältesten gesicherten Lebensspuren sind 3.5 Milliarden Jahre alt. Die Anreicherung der Atmosphäre mit Sauerstoff geschah vor 2.5 Milliarden Jahren. Die Eukaryoten entwickelten sich vor 1.9 Milliarden Jahren. Mehrzelliges Leben entwickelte sich vor etwa 1 Milliarde Jahren. Insofern scheint das „hard steps“ Modell im Rahmen der Unsicherheiten gut zur beobachteten Geschichte des Lebens zu passen.
Die Erde hat also quasi den intergalaktischen Jackpot geknackt: hier spulten sich fünf unwahrscheinliche Entwicklungsschritte in relativ kurzer Folge ab (zumindest „kurz“ im Vergleich zu der Zeit, die im Schnitt bis zu ihrem Eintreffen vergehen sollte). Das ist kein Zufall: wäre das nicht der Fall, hätte sich nie „rechtzeitig“ eine Zivilisation entwickelt, und wir wären nicht hier, um dies festzustellen (das nennt man auch das „schwache“ anthropische Prinzip). Doch gleichzeitig heisst das, dass es neben dem „Jackpot“ auch jede Menge „Nieten“ geben muss: Planeten, auf denen nur einer oder zwei der kritischen Entwicklungsschritte rechtzeitig – während dem habitablen Zeitfenster – eingetroffen sind. Oder auch gar keiner.
Natürlich wäre es grundsätzlich denkbar, dass die Erde trotzdem der einzige Planet im Universum ist, auf dem sich Leben gebildet hat, und durch einen riesigen Zufall kamen dann auch gleich alle schwierigen Entwicklungsschritte durch. Aber viel plausibler scheint, dass mit jedem schwierigen Entwicklungsschritt wieder eine grosse Anzahl Planeten aus dem Rennen ausscheidet. Wenn die Chance für die Entstehung einer technologischen Zivilisation (der letzte Schritt) 1:1 Million ist, dann kommen eben auf jeden Planeten mit Zivilisation eine Million Planeten, auf denen sich zwar mehrzellige Lebewesen, aber nie eine Zivilisation gebildet hat. Und auf jeden Planeten mit mehrzelligen Lebewesen kämen unzählige mehr mit einfachem Leben, und so weiter. Wenn das „hard steps“ Modell zutrifft – und danach sieht es in der Geschichte der Erde zumindest aus – dann dürfen wir davon ausgehen, dass es draussen unzählige Welten mit Leben gibt.
Was denkt ihr dazu? Ist die Argumentation vernünftig? Schreibt es unten in die Kommentare!