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Astronomie & Astrobiologie

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Warum es noch keinen Kontakt mit hochentwickelten, extrasolaren Zivilisationen gab

Bereits in der frühen Antike vermuteten griechische Philosophen, dass neben der ihren, auch andere bewohnte Welten existieren. Mit Hilfe von modernen, leistungsstarken Teleskopen und neuen, wissenschaftlichen Verfahren haben Astronomen in den letzten Jahren zahlreiche erdähnliche Exoplaneten entdeckt – viel mehr als ursprünglich erwartet wurden. Der Beweis, dass manche dieser Planeten Leben beheimaten, steht allerdings noch aus.

Wie viele Exoplaneten und Exomonde gibt es in unserer Galaxie, der Milchstraße, auf denen grundsätzlich Leben existieren könnte?
Gibt es außerhalb der Erde noch andere Lebensformen, vielleicht sogar (technisch) hochentwickelte Zivilisationen?
Wenn es sie gibt, wo sind sie?
Werden wir jemals mit hochentwickelten, extrasolaren Zivilisationen in Kontakt treten können oder ihnen vielleicht sogar irgendwann begegnen?

Bevor diese Fragen im zweiten Kapitel beantwortet werden, beschreibt das erste Kapitel, unter welchen Voraussetzungen Leben überhaupt entstehen kann.

Darüber hinaus stellt das ITAA auf dieser Website einen Kalkulator zur Verfügung, mit dem sich leicht nachvollziehbar berechnen lässt, wie viele erdähnliche Objekte in der Milchstraße grundsätzlich für primitives oder komplexes Leben geeignet sein könnten und wie viele von diesen auch bereits primitives Leben, komplexes Leben oder sogar hochentwickelte Zivilisationen hervorgebracht haben könnten.

1. Voraussetzungen für die Entstehung von Leben

Leben kann in 2 Kategorien unterteilt werden:

EINFACHES LEBEN [+/-]

KOMPLEXES LEBEN [+/-]

Für die Entstehung von Leben gilt grundsätzlich folgendes:

Je mehr Bedingungen für die Entstehung von Leben erfüllt sein müssen, desto geringer die Anzahl von potentiellen terrestrischen Objekten, die diese Bedingungen erfüllen.
Einfaches Leben erfordert weniger Bedingungen und auch weniger optimale Bedingungen, als komplexes Leben.

Einige Wissenschaftler gehen davon aus, dass überall Leben entsteht, sobald wenige grundlegende Bedingungen erfüllt sind. Falls sich diese Annahme als richtig erweist, könnte das bedeuten, dass auch auf dem Mars einst mindestens einfaches Leben existierte. Der Mars ist ein Gesteinsplanet wie die Erde, mit einem Orbit im äußeren Bereich einer habitablen Zone. Darüber hinaus bot er einst lebensfreundliche Bedingungen in Form von flüssigem Wasser und einer Atmosphäre. Die wichtigsten Voraussetzungen für die Entstehung von Leben waren somit erfüllt.

Einfaches Leben ist vielleicht auch auf Monden außerhalb einer habitablen Zone (siehe 1.3.1 Gesteinsplaneten mit Lage in habitabler Zone) möglich. Damit aber terrestrische Objekte, wie Gesteinsplaneten oder auch große Monde komplexes Leben hervorbringen können, müssen die folgenden 4 Grundvoraussetzungen erfüllt sein:

1.1. Lage in der galaktischen habitablen Zone [+/-]

Als galaktische habitable Zone (GHZ) wird der Bereich einer Galaxie bezeichnet, in dem sich ein erdähnliches Objekt befinden muss, damit Leben entstehen kann. Diese Zone hängt in erster Linie von der Distanz zum galaktischen Zentrum ab.

Galaktische habitable Zone (grüner Bereich)

In den ersten Milliarden Jahren nach dem Urknall vor etwa 13,8 Milliarden Jahren gab es im Wesentlichen nur leichte Elemente wie Wasserstoff und Helium. Die für die Entstehung von erdähnlichen Objekten und Leben notwendigen schwereren Elemente wurden erst durch Kernfusionsprozesse im Inneren der ersten Generationen massereicher Sterne erzeugt und an deren Lebensende durch Supernovae in den interstellaren Raum verteilt.
Bedingt durch die höhere Sternendichte steigt zu den inneren Regionen einer Galaxie zwar der Anteil an schwereren Elementen – die sogenannte Metallizität – und damit die Zahl der erdähnlichen Objekte, aber auch die Supernova-Rate. Durchschnittlich kommt es in der Milchstraße etwa alle 50 Jahre zu einer Supernova, deren enorme, schädliche Strahlung sich zerstörerisch auf potentielles Leben im Umkreis von etwa 30 Lichtjahren auswirkt.
Darüber hinaus führt die zum inneren Bereich einer Galaxie steigende Sternendichte zu zunehmenden gravitativen Störungen, die sich ungünstig auf Umlaufbahnen von Planeten auswirken und somit ebenfalls nachteilig sind für die Entwicklung von Leben.

Ähnlich problematisch für die Entwicklung von Leben, wie der innerer Bereich der Milchstraße, sind die Spiralarme. Diese sind ebenfalls Regionen, die eine höhere Sternbildungsrate bzw. Sternendichte aufweisen und damit dieselben negativen Auswirkungen auf Leben haben wie das galaktische Zentrum.

Die GHZ der Milchstraße bildet einen Ring um das galaktische Zentrum, der auf einen Durchmesser von etwa 20.000 bis 30.000 Lichtjahre, bei einer Höhe von etwa 3.000 Lichtjahre beschränkt ist. In der Mitte dieses Rings liegt das galaktische Zentrum. Hier ist die Sternendichte und damit die Zahl an Supernovae zu hoch, als das sich Leben entwickeln könnte. Außerhalb des Rings ist die Sternendichte zu gering, als dass bereits die für die Entstehung von terrestrischen Objekten notwendigen schwereren Elemente vorhanden wären. Somit definieren Supernova-Rate und Metallizität die innere und äußere Grenze der GHZ. Schwerere Elemente werden sich im Laufe der Zeit jedoch auch in den äußeren Regionen der Milchstraße anreichern, so dass sich die GHZ vergrößert. Außerdem wird die Zahl der Sterne in der GHZ zunehmen, da Sterne, die dicht am Zentrum entstehen, im Laufe von mehreren Milliarden Jahren immer mehr nach außen in sicherere Bereiche wandern. Als Ergebnis dieser Vorgänge könnte die Blütezeit des Lebens in der Milchstraße noch bevorstehen.

Die Restriktion der GHZ limitiert die Anzahl der für Leben geeigneten erdähnliche Objekte erheblich. Für die Suche nach Leben entpuppt sich die GHZ aber bei genauer Betrachtung als vorteilhaft. Da sich nämlich alles Leben ausschließlich in einem relativ kleinen Bereich der Milchstraße befindet, braucht sich auch die Suche nach ihm nur auf diesen Bereich zu beschränken.

Die für komplexes Leben geeignete GHZ beinhaltet schätzungsweise 5 bis 20 % der Sterne der Milchstraße und die für einfaches Leben geeignete vielleicht 30 % und mehr.

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1.2. Geeigneter Zentralstern [+/-]

Damit sich in der galaktischen habitablen Zone (GHZ) innerhalb eines Sonnensystems Leben entwickeln kann, bedarf es eines lebensfreundlichen Zentralsterns. Zum einen muss dieser Zentralstern eine entsprechend lange Lebensdauer aufweisen, zum anderen darf er keine für Leben schädliche oder zu intensive Strahlung emittieren.

Am besten für Leben geeignet, sind sonnenähnliche Sterne, also Hauptreihensterne mit etwa Sonnenmasse, so genannte Gelbe Zwerge (Spektralklasse G, Leuchtkraftklasse V) sowie geringfügig massereichere und geringfügig masseärmere Hauptreihensterne. Diese Hauptreihensterne haben eine Lebensdauer von rund 10 bis 15 Milliarden Jahren.

Spektralklassen und Größenvergleich von Hauptreihensternen

Hauptreihensterne: Spektralklassen und Größenvergleich

Wesentlich masseärmere Hauptreihensterne, so genannte Rote Zwerge (Spektralklasse M, Leuchtkraftklasse V), haben aufgrund ihres langsam ablaufenden Kernfusionsprozesses, zwar – abhängig von ihrer Masse – eine Lebensdauer von mehreren 10 Milliarden bis zu einer Billion Jahren, allerdings für Planeten auch mehrere lebensfeinliche Nachteile.
Das wahrscheinlich größte Problem ist, dass Rote Zwerge häufig zu Strahlungsausbrüchen – sogenannten Flares – neigen, die potentiell lebensfreundliche, terrestrische Objekte in ihrer Nähe einer sehr intensiven UV- und Röntgenstrahlung aussetzen. Die Existenz, zumindest von komplexem Leben dürfte unter solchen Umständen sehr unwahrscheinlich sein, wie viele Wissenschaftler glauben.
Des Weiteren befindet sich die habitable Zone (HZ) – dass ist der Bereich um einen Stern, in dem die für die Entwicklung von Leben entsprechenden Temperaturen herrschen (siehe "1.3.1. Gesteinsplaneten mit Lage in habitabler Zone") – bedingt durch die geringe Größe und gemäßigten Temperaturen eines solchen Sterns, sehr nah an diesem. Aufgrund dieser Nähe werden zum einen extreme Gezeitenkräfte auf den Planeten wirken, zum anderen wird ein Planet in der HZ eine gebundene Rotation aufweisen; eine Seite des Planeten ist also immer dem Stern zugewandt, während auf der anderen ständige Nacht herrscht. Eine gebundene Rotation hätte extreme Temperaturunterschiede zwischen Tag- und Nachtseite zur Folge. Einige Wissenschaftler gehen jedoch davon aus, dass eine dichte Atmosphäre oder ein großer, den Planeten umspannender Ozean die Wärme um den gesamten Planeten verteilen könnten, wodurch zumindest auf der vor Strahlungsausbrüchen geschützten Nachtseite die Voraussetzungen für die Entstehung von einfachem Leben gegeben sein könnten. Aufgrund der gebundenen Rotation wäre es andererseits auch denkbar, dass eine Atmosphäre und ein den Planeten umspannender Ozean relativ schnell verdampfen. Ob sich im Umfeld von Roten Zwergen Leben entwickeln kann ist daher eher fraglich.

Bei wesentlich massereicheren Hauptreihensternen (Spektralklassen O bis A, Leuchtkraftklasse V, IV, III) ist die Lebensdauer zu kurz, als dass eine HZ – ausgehend von der Erde – über einen für die Entwicklung von komplexem Leben notwendigen Zeitraum von etwa 4 Milliarden Jahren bestehen könnte. So existieren Sterne mit dem 3- bis 4-fachen der Sonnenmasse nur etwa eine Milliarde Jahre.
Des Weiteren geben massereiche Hauptreihensternen einen relativ hohen Anteil ihrer Strahlung im für Leben schädlichen UV-Bereich ab.

Rund 10 % aller Sterne der Milchstraße sind Riesensterne, Weiße Zwerge und Neutronensterne, also Sterne die ihr Hauptreihenstadium bereits beendet haben und sich in ihrem letzten Lebensabschnitt befinden. Leben ist in ihren ehemals habitablen Zonen in dieser Phase nicht mehr möglich. Der Anteil der Hauptreihensterne beträgt etwa 90 %.
Von den Hauptreihensternen sind nur etwa 0,7 % größere, massereiche Sterne der Spektralklassen O bis A, die nicht lebensfreundlich sind. Etwa 3 % sind Sterne der Spektralklasse F, etwa 7,6 % der Spektralklasse G (Gelbe Zwerge), etwa 12,1 % der Spektralklasse K (Orange Zwerge) und etwa 76,5 % der Spektralklasse M (Rote Zwerge).

Ein mindestens für komplexes Leben geeigneter Hauptreihenstern sollte nicht Teil eines Mehrfachsternsystems sein. Es ist davon auszugehen, dass ein Planet in der HZ eines solchen Systems eine äußerst instabile Umlaufbahn hat, und recht früh, entweder in einen der Sterne stürzt oder gänzlich aus dem System geschleudert wird. Der Anteil der Hauptreihensterne, die nicht Teil eines Mehrfachsternsystems sind beträgt nur etwa 30 bis 40 %.

Für einfaches Leben könnten sich Hauptreihensterne der Spektralklassen M bis G (Rote, Orange und Gelbe Zwerge) sowie geringfügig massereichere Hauptreihensterne eignen. Das sind zunächst etwa 97 % der Hauptreihensterne. Da diese Sterne eher nicht Teil eines Mehrfachsternsystems sein sollten, bleiben noch etwa 29 bis 39 % der Hauptreihensterne, in deren Umfeld sich einfaches Leben entwickeln könnte.
Für komplexes Leben eignen sich wahrscheinlich nur Hauptreihensterne der Spektralklasse G (Gelbe Zwerge) sowie geringfügig massereichere und geringfügig masseärmere Hauptreihensterne. Das sind zunächst etwa 9 % der Hauptreihensterne. Da diese Sterne nicht Teil eines Mehrfachsternsystems sein sollten, reduziert sich die Zahl der für komplexes Leben geeigneten Hauptreihensterne auf etwa 3 bis 4 %.

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1.3. Optimale Konfiguration des Sternsystems [+/-]

1.3.1. GESTEINSPLANET(EN) MIT LAGE IN HABITABLER ZONE [+/-]

Für Leben geeignete Objekte müssen – im Gegensatz zu Gasplaneten, die wie Sterne zum größten Teil aus leichten Elementen wie Wasserstoff und Helium bestehen und deshalb keine feste Oberfläche besitzen – genau wie die Erde aus schwereren Elementen wie z. B. Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Silizium und Eisen aufgebaut sein.
Darüber hinaus muss solch ein erdähnliches Objekt massereich genug sein, damit die Gravitation stark genug ist, um eine für die Entwicklung, zumindest von komplexem Leben notwendige Atmosphäre (siehe 1.4.2. Atmosphäre) dauerhaft halten zu können. Aufgrund dessen muss sich die Entstehung von Leben nicht ausschließlich auf Planeten beschränken, sondern könnte grundsätzlih auch auf entsprechend großen bzw. massereichen Monden von jupiterähnlichen Gasriesen möglich sein.[1] Damit sich komplexes Leben entwickeln kann, muss sich ein erdähnlichen Objekt in einem bestimmten Abstand in einem ringförmig um einen Zentralstern verlaufenden Bereich befindet. Dieser Bereich wird als habitable Zone (HZ) bezeichnet. Verfügt ein erdähnliches Objekt über ein auf seine gesamte Oberfläche verteiltes Wasservorkommen, würde dieses aufgrund der entsprechenden Temperaturverhältnisse in der HZ zumindest teilweise dauerhaft in flüssiger Form vorliegen. Verläuft die Umlaufbahn eines erdähnlichen Objekts außerhalb der HZ zu nah am Zentralstern, ist es zu heiß; flüssiges Wasser würde verdampfen. Verläuft die Umlaufbahn außerhalb der HZ zu weit entfernt vom Zentralstern, gibt es Wasser lediglich in Form von Wassereis.
Einige Wissenschaftler vermuten, dass einfaches Leben selbst unter extremen Bedingungen, auch außerhalb einer HZ entstehen kann, wie z.B. auf dem Jupitermond Europa oder den Saturnmonden Titan und Enceladus, vorausgesetzt unter einer vereisten Oberfläche ist flüssiges Wasser vorhanden.

Vermutlich besitzen etwa 80 % aller Sterne Planeten und etwa 40 % aller Sterne Planeten in der HZ. Seit November 2013 geht man davon aus, dass mindestens 14 % aller sonnenähnlichen Sterne einen erdähnlichen Planeten in der HZ haben. Das wäre mindestens jeder siebte sonnenähnliche Stern.[2a] [2b]

1.3.2. EXTERNE WASSERQUELLEN [+/-]

1.3.3. GASRIESEN [+/-]

Gasriesen haben großen Einfluss auf die Habitabilität eines Systems. Sie können zur Instabilität führen. Ein zu naher Gasriese führt zu gravitativen Störungen der Umlaufbahnen von anderen Planeten im System. Dadurch können diese aus einer habitablen Zone (HZ) geraten, miteinander kollidieren, aus dem System geschleudert werden oder in den Zentralstern stürzen. Damit sich Leben entwickeln kann darf ein erdähnliches Objekt die HZ nicht verlassen (siehe 1.3.1 Geeignete Objekte in habitabler Zone). Seine Bahn muss also eine möglichst geringe Exzentrizität aufweisen. Bei einer instabilen bzw. zu exzentrischen Bahn würde sich ein Objekt hin und wieder zu weit aus der HZ bewegen, wodurch es zu, für die Entwicklung von Leben unvorteilhaften Klimaschwankungen kommen würde. Für die Entwicklung von Leben auf einem erdähnlichen Objekt ist also der richtige Abstand zu Gasriesen relevant.
Andererseits sind Gasriesen durchaus auch nützlich. Es wird angenommen, dass ein Gasriese nötig sein könnte, um als Alternative zu einem großen Mond die Planetenachse zu stabilisieren und dadurch zu starke Klimaschwankungen zu verhindern (siehe 1.4.4. Achsstabilität). Des Weiteren haben Gasriesen während der planetaren Migration in der Frühzeit des Sonnensystems, ebenfalls bedingt durch gravitative Störungen, für den Wassertransport durch Asteroiden und Kometen auf die Erde gesorgt (siehe 1.3.2. Externe Wasserquellen), ohne den die Entstehung von Leben nicht möglich gewesen wäre. Ein ähnlicher Prozess wäre demzufolge auch in anderen extrasolaren Systemen nötig, damit Leben entstehen kann.
Zuletzt wurde lange Zeit angenommen, dass ein großer Gasriese wie Jupiter nötig ist, um das Leben auf der Erde vor Asteroiden- und Kometeneinschlägen zu schützen. Erst im Jahr 2008 konnten die britischen Astronomen JONATHAN HORNER und BARRIE JONES zeigen, dass die Situation komplexer und der Schutz Jupiters für die Erde weniger deutlich ausgeprägt ist, als bis dahin angenommen. HORNER und JONES führten Simulationen mit unterschiedlichen Jupitermassen durch. Mit einem wesentlich kleineren (etwa so groß wie Uranus und Neptun) oder gar keinem Jupiter wäre der Schutz vor Asteroiden aus Asteroiden- und Kuipergürtel für die Erde etwa so gut wie mit einem Jupiter der aktuellen Masse. Paradoxerweise erzeugt Jupiter, aufgrund der Gravitation seiner enormen Masse, erst die gefährlichen Asteroiden, vor denen er die Erde anschließend schützt. Ein wesentlich kleinerer Jupiter wäre zwar nicht so gut in der Lage Asteroiden aus dem Sonnensystem zu werfen, dafür aber leicht genug um auch nicht viele Asteroiden in Nähe der Erde abzulenken. Auch ein größerer Jupiter brächte kaum eine Verbesserung. Wäre Jupiter hingegen nur ein wenig kleiner (etwa so groß wie Saturn), dann wäre er ein deutlich schlechterer Schutz und die Zahl der Asteroideneinschläge auf der Erde würde zunehmen.[3]

1.4. Lebensfreundliche Bedingungen [+/-]

1.4.1. WASSER [+/-]

1.4.2. ATMOSPÄHRE [+/-]

1.4.3. MAGNETFELD [+/-]

1.4.4. ACHSSTABILITÄT [+/-]

1.4.5. PLATTENTEKTONIK / KOHLENSTOFFKREISLAUF [+/-]

2. Außerirdisches Leben mit höherer Intelligenz

Ehe man über die Existenz von außerirdischem Leben mit höherer Intelligenz spekuliert, sollte man sich vergegenwärtigen, wie höhere Intelligenz auf der Erde entstehen konnte. Entwickelt einmal entstandenes Leben auf jeden Fall irgendwann höhere Intelligenz oder wird höhere Intelligenz – wie beispielsweise der deutsche Biologe ERNST MAYR und MARK MÜNZ annehmen – von der natürlichen Selektion nicht bevorzugt? Für letztere Vermutung spricht die Tatsache, dass die Entwicklung von höherer Intelligenz auf der Erde erst vor wenigen Millionen Jahren beim Menschen begann und bis dahin, über einen Zeitraum von etwa 500 Millionen Jahren, keine andere Spezies mit höherer Intelligenz existierte.

2.1. Die Entwicklung von höherer Intelligenz [+/-]

Bevor sich auf der Erde höhere Intelligenz entwickelte, besaßen die Vorfahren des Menschen bereits ein gewisses Maß an "einfacher" Intelligenz sowie anatomische Merkmale, die sowohl ansatzweise den aufrechten Gang, als auch manuelle Geschicklichkeit ermöglichten.

INTELLIGENZSTEIGERUNG DURCH ANATOMISCHE ANPASSUNG [+/-]

Die Weichen in Richtung höhere Intelligenz wurden gestellt, als unsere Vorfahren aufgrund des langsamen klimabedingten Rückgangs von Wäldern vor etwa 10 bis 7 Millionen Jahren gezwungen waren, ihren ursprünglichen Lebensraum zu verlassen und neue, zusätzliche Nahrungsquellen, auch in den sich ausbreitenden Steppen zu erschließen. Die Nutzung von verschiedenen Nahrungsquellen in verschiedenen Lebensräumen setzt verschiedene Fähigkeiten voraus. Die nötigen Fähigkeiten waren bei unseren Vorfahren rudimentär vorhanden. Ihnen kam auch zugute, dass sie neben pflanzlicher (z. B. Blätter, Blüten, Früchte, Knollen, Nüsse, Pilze, Samen) auch tierische Nahrung (z. B. Insekten, Vogeleier, kleine Wirbeltiere) verwerten konnten.
In der neuen Umgebung erfolgte zunächst eine wichtige anatomische Anpassung: Der aufrechte Gang – einmalig unter Lebewesen – wurde erworben bzw. perfektioniert, was 3 große Vorteile mit sich brachte. In erster Linie war er vorteilhaft, um in einer Landschaft mit hohen Gräsern Fressfeinde oder Nahrung zu erspähen. Dadurch bedingt waren die Hände, da sie die Fortbewegung immer weniger unterstützen mussten, frei für andere Aufgaben, so dass sich ein zweiter Vorteil ergab: Durch entsprechende Mutationen konnte parallel zum aufrechten Gang die manuelle Geschicklichkeit optimiert werden. Der dritte Vorteil ist die Ökonomie des aufrechten Ganges und damit ein entscheidender Beitrag zur Steigerung der Intelligenz. Energie, die durch die neue Art der Fortbewegung eingespart wurde, konnte jetzt für die Entwicklung eines leistungsfähigeren Gehirns genutzt werden.
Die Steigerung der Intelligenz dürfte in dem neuen Lebensraum auch deshalb von Vorteil gewesen sein, da vermutlich die Organisation in sozialen Verbänden wichtiger wurde. Abgestimmtes Verhalten, wie gemeinsames Planen und Handeln sowie Kommunikation verlangte ein kompliziertes Netz von Beziehungen. Diese Komplexität war eben nur mit einem gewissen Maß an Intelligenz zu bewältigen.

Mit Intelligenz und manueller Geschicklichkeit konnten einige nicht vorhandene, für manche Aufgaben zwar vorteilhafte anatomische Merkmale kompensiert werden, die für andere Aufgaben wiederum unvorteilhaft gewesen wären.

INTELLIGENZSTEIGERUNG DURCH HERAUSVORDERUNGEN UND NAHRUNGSOPTIMIERUNG [+/-]

Die entscheidenden Ursachen für die Entwicklung von höherer Intelligenz kamen allerdings erst später auf. Intelligenz ist primär abhängig von der relativen Größe eines Gehirns. Erst im Laufe der letzten 3 Millionen Jahre verdreifachte sich die Gehirngröße von etwa 450 cm³ auf über 1.300 cm³. In den letzten rund 2 Millionen Jahren erreichte unser Gehirn durch Verdoppelung den größten Volumenzuwachs. Interessanter Weise gab es zu Beginn dieses Zeitraums auch 2 auffällige Veränderungen im Leben unserer Vorfahren, die für das Wachstum des Gehirns und damit letztendlich für die Entwicklung von höherer Intelligenz entscheidend gewesen sein müssen.
Eine dieser Veränderungen waren Klimaschwankungen. Wissenschaftler konnten nachweisen, dass vor rund 1,5 bis 1 Millionen Jahren extreme Klimawechsel in relativ kurzen zeitlichen Abständen auftraten. Sich abwechselnde Kälte- und Hitzeperioden, die Vegetationsänderungen zur Folge hatten und das Nahrungsangebot einschränkten und veränderten stellten unsere Vorfahren vor enorme Herausforderungen.

Eine inverse bzw. retrograde Entwicklung zurück zur Spezialisierung auf bestimmte Nahrung oder Lebensräume wäre unter den gegebenen Umständen weniger hilfreich gewesen und hätte zudem mehr Zeit beansprucht.

... Stattdessen wurden relativ simple Mutationen beibehalten, die zum einen manuelle Fähigkeiten weiter optimierten (z. B. durch Verkürzung der Finger und des Mittelhandknochens sowie durch Verlängerung des Daumens zur besseren Oppunierbarkeit) und zum anderen die Entwicklung eines größeren Gehirns und damit von höherer Intelligenz begünstigten (z. B. durch wachsende Schädel). Diese anatomischen Anpassungen waren außerordentlich effizient und vorteilhaft. Nur Geschicklichkeit und Intelligenz ermöglichten unseren Vorfahren eine erfolgreiche und vor allem schnelle Anpassung an die vorherrschenden, zyklischen Klimabedingungen.
Ein großes Gehirn hat allerdings einen gravierenden Nachteil: Es benötigt extrem viel Energie. Das menschliche Gehirn macht zwar nur etwa 2 Prozent des Körpergewichts aus, benötigt aber etwa 20 bis 25 Prozent der gesamten Energieressourcen. Aber woher kam die für das wachsende Gehirn benötigte zusätzliche Energie? – Auf diese Frage liefert nur eine zweite, bedeutende Veränderung im Leben unserer Vorfahren eine plausible Erklärung: Ab dem Zeitraum vor etwa einer Million Jahren begannen unsere Vorfahren Feuer zu nutzen. Feuer, das durch Blitzeinschläge oder Vulkanausbrüche entstanden war.[6] Sie stellten fest, dass Feuer hilft, manche Nahrung bekömmlicher oder erst genießbar zu machen. Der Garungsprozess erleichtert die enzymatische Aufspaltung der Nahrung. Dadurch konnte der Verdauungstrakt, der ebenfalls viel Energie benötigt, entlastet und mehr Energie in Form von Zucker aus der Nahrung extrahiert werden. Andere Organe konnten im Gegenzug besser durchblutet und besser mit Energie versorgt werden. Durch die Nahrungsoptimierung mit Hilfe des Feuers hatte das Gehirn die Grundlage zum Wachsen, während sich der Verdauungstrakt verkleinern konnte.[7] Darüber hinaus verringerte das Erhitzen die Belastung der Nahrung mit Krankheitserregern. Dieser Umstand dürfte zu einer geringeren krankheitsbedingten Mortalität geführt haben, wodurch eine Population stabiler wurde und auch dadurch besser auf Umweltveränderungen reagieren konnte.

Der erste relativ geringe Größenzuwachs des Gehirns bzw. zumindest die Optimierung der Gehirnstruktur erfolgte vermutlich im Zeitraum vor etwa 10 bis 7 Millionen Jahren, bedingt durch den ökonomischen aufrechten Gang. Den zweiten Wachstumsschub erhielt das Gehirn spätestens vor etwa einer Million Jahren durch die Nahrungsoptimierung mit Hilfe des Feuers. Hierdurch standen zum einen, durch Entlastung des Verdauungstraktes, nicht mehr benötigten Energieressourcen für das Gehirn zur Verfügung, zum anderen auch zusätzliche Energieressourcen aufgrund der besseren Energiebilanz der optimierten Nahrung.

Vorteilhafte, bereits vorhandene anatomische Merkmale waren die wichtigste Grundlage für die Entwicklung von höherer Intelligenz auf der Erde. Eine Spezies muss also vermutlich besondere anatomische Merkmale aufweisen, bevor höhere Intelligenz ausgeprägt wird.

Höhere Intelligenz setzt den aufrechten Gang voraus. Ohne zwei freie, nicht ausschließlich an die Fortbewegung adaptierte Gliedmaßen kann keine Spezies manuelle Geschicklichkeit entwickeln, und ohne ein hohes Maß an manueller Geschicklichkeit wird keine Spezies höhere Intelligenz ausprägen. Höhere Intelligenz wäre nutzlos, da Ergebnisse von intellektuellen Prozessen manuell nicht umgesetzt werden könnten.

Das ist der Grund dafür, dass keine im Wasser lebenden Arten oder Vögel höhere Intelligenz entwickelt haben. Durch Umweltveränderungen wurden letztendlich Mutationen gefördert, die eine schnelle und noch erfolgreichere Anpassung nur durch Optimierung der manuellen Geschicklichkeit und durch Ausprägung von höherer Intelligenz ermöglichten.

Zusammenfassend dürften auf der Erde also letztendlich die folgenden 5 Voraussetzung zur Entwicklung von höherer Intelligenz geführt haben:

Bereits vorhandene anatomische Schlüsselmerkmale, die sowohl den aufrechten Gang als auch manuelle Geschicklichkeit ermöglichten
Ein gewisses Maß an bereits vorhandener "einfacher" Intelligenz
Die Fähigkeit sowohl Pflanzen als auch Fleisch als Nahrung zu verwerten
Herausforderungen in Form von in relativ kurzen, zeitlichen Abständen auftretenden extremen Klimaveränderungen
Die optimierte Energieversorgung des Gehirns

Höhere Intelligenz wird von der natürlichen Selektion vermutlich erst bevorzugt, wenn bestimmte Voraussetzungen erfüllt sind. Die Entwicklung von Leben mit höherer Intelligenz wäre somit wesentlich weniger sicher als die Entwicklung von komplexem Leben. Die Wahrscheinlichkeit, dass in der Milchstraße hochentwickelte Zivilisationen existieren nimmt dadurch ab, weil nicht davon ausgegangen werden kann, dass sich einmal entstandenes Leben zwingend zu Leben mit höherer Intelligenz entwickelt. Dieser Aspekt muss jedoch nicht bedeuten, dass die Entwicklung von höherer Intelligenz grundsätzlich unmöglich ist und sich auf der Erde nur durch einen außergewöhnlichen Zufall ereignet hat.

2.2. Existenzwahrscheinlichkeit [+/-]

Die Rare-Earth-Hypothese[8] geht davon aus, dass die Entstehung und die kontinuierliche Entwicklung von komplexem mehrzelligem Leben auf der Erde einer außergewöhnlichen und vergleichsweise unwahrscheinlichen Kombination von – vor allem astrophysikalischer und geologischer – Faktoren geschuldet ist. Die Suche nach höher entwickeltem Leben außerhalb der Erde ist somit hoffnungslos.
Ebenso ungewiss ist es, ob einmal entstandenes Leben in einem optimalen Umfeld durch Evolution zwangsläufig irgendwann Leben mit höherer Intelligenz hervorbringt oder ob es nur in seltenen Fällen dazu kommt bzw. nur einmal auf der Erde dazu gekommen ist. Auch der deutsche Biologe ERNST MAYR ist der Ansicht, dass hohe Intelligenz von der natürlichen Selektion nicht bevorzugt wird (siehe 2.1. Entwicklung von höherer Intelligenz). So ist - abgesehen vom Mensch - bei keiner der komplexen Lebensformen, die in der Vergangenheit auf der Erde entstanden sind höhere Intelligenz bekannt.

Ausgehend von der Annahme, dass die Erde keine Ausnahme und unser Sonnensystem, in Bezug auf die Existenz von Leben, nicht einzigartig ist (Kopernikanisches Prinzip bzw. Prinzip der Mittelmäßigkeit), besteht jedoch die Möglichkeit, dass weitere einfache und hochentwickelte Zivilisationen in unserer Galaxis existieren. Für die Existenz von Leben mit höherer Intelligenz außerhalb der Erde wird insbesondere die Tatsache angeführt, dass es allein in der Milchstraße zwischen 100 und 300 Milliarden Sterne gibt und die meisten von ihnen auch Planeten besitzen, wie aktuelle Beobachtungen mit neuen, leistungsstarken Teleskopen zeigen.[9]
Dass die Milchstraße wiederum nur eine von mehr als 100 Milliarden Galaxien im Universum ist, kann vernachlässigt werden. Falls in der Milchstraße Zivilisationen existieren, gibt es sie sicherlich auch in anderen Galaxien. Da eine Kontaktaufnahme mit anderen potentiellen Zivilisationen innerhalb unserer eigenen Galaxis bereits sehr schwierig ist (siehe 2.4. Warum es noch keinen Kontakt gab), bleiben potentielle Zivilisationen in anderen Galaxien aufgrund der unvorstellbaren Entfernungen von mehreren Millionen Lichtjahren sehr wahrscheinlich auf ewig unerreichbar; jedenfalls unter Berücksichtigung konventioneller Arten der Distanzüberbrückung.
Darüber hinaus vermuten Kritiker der Rare-Earth-Hypothese, dass überall Leben entsteht, sobald die Bedingungen dafür erfüllt sind (siehe 1. Voraussetzungen für die Entstehung von Leben).

2.3. Potentielle Anzahl von extrasolaren Zivilisationen [+/-]

Berücksichtigt man die Voraussetzungen für die Entstehung von Leben (siehe 1. Voraussetzungen für die Entstehung von Leben) ungeachtet der Rare-Earth-Hypothese, könnte es in der galaktischen habitablen Zone (GHZ) der Milchstraße – ausgehend von nur 100 Milliarden Sternen in der gesamten Milchstraße und extrem zurückhaltend geschätzt – etwa 100.000 erdähnliche Planeten geben, die sich grundsätzlich für komplexes Leben eignen (siehe entsprechende Kalkulation). Das würde bedeuten, dass von 1.000.000 Sternen nur einer einen TL-Planeten besitzt (das sind 0,0001 % aller Sterne in der Milchstraße). Die durchschnittliche Entfernung zwischen 2 solcher bewohnbaren Planeten würde etwa 200 Lichtjahre betragen.[10]
Da schwerere Elemente unmittelbar nach dem Urknall noch nicht vorhanden waren und erst über einen Zeitraum von mehreren Milliarden Jahren in großen, massereichen Sternen erbrütet werden mussten (siehe 1.1. Galaktische habitable Zone), konnten erdähnliche Objekte, die aus diesen schwereren Elementen bestehen, erst vor etwa 5 Milliarden Jahren entstehen, wie einige Wissenschaftler glauben. Demzufolge wären die oben erwähnten rund 100.000 TL-Planeten – genau wie die Erde – alle im Zeitraum vor etwa 5 Milliarden Jahren bis heute entstanden. Des Weiteren muss der Zeitraum berücksichtigt werden, ab dem Leben auf einem Planeten entstehen kann sowie der Zeitraum den (primitives) Leben benötigt, um sich zu komplexem Leben zu entwickeln. Aufgrund fehlender Referenzen, muss für die Abschätzung der Entwicklungsdauer von außerirdischem Leben allein auf Daten der Erdentwicklung zurückgegriffen werden. Daher gehen wir davon aus, dass alle geeigneten Objekte 4 Milliarden Jahre nach ihrer Entstehung komplexes Leben hervorbringen und nach 4,5 Milliarden Jahren Leben mit höherer Intelligenz – falls höhere Intelligenz nicht mit unwahrscheinlichen Restriktionen verbunden ist (siehe 2.1. Die Entwicklung von höherer Intelligenz). Die ersten einfachen Zivilisationen wären also vor etwa 0,5 Milliarden Jahren entstanden.
Werden die Annahmen zu Grunde gelegt, dass
1. überall Leben entsteht, sobald die Bedingungen dafür erfüllt sind,
2. sich einmal entstandenes primitives Leben zu komplexem Leben entwickelt,
hätten 10 % der rund 100.000 erdähnlichen Planeten, die sich grundsätzlich für komplexes Leben eignen, also 10.000, auch bereits komplexes Leben hervorgebracht. Das sind die TL-Planeten, die vor etwa 5 bis 4,5 Milliarden Jahren entstanden sind. Die durchschnittliche Entfernung zwischen 2 solcher Planeten die komplexes Leben beherbergen würde etwa 430 Lichtjahre betragen.
Geht man weiter davon aus, dass die Entwicklung von komplexem Leben hin zu Leben mit höherer Intelligenz relativ unwahrscheinlich ist, sich aber unter entsprechenden Bedingungen (siehe 2.1 Die Entwicklung von höherer Intelligenz) innerhalb von ein paar Millionen Jahren vollzieht, könnten vielleicht 10 % der 10.000 TL-Planeten die komplexes Leben beherbergen auch bereits Leben mit höherer Intelligenz bzw. Zivilisationen hervorgebracht haben. Somit würden in der Milchstraße 1.000 Zivilisationen existieren. Die durchschnittliche Entfernung zwischen 2 Zivilisationen würde etwa 930 Lichtjahre betragen.
Wird zudem unterstellt, dass sich eine Zivilisation innerhalb von mehreren 10.000 bis 100.000 Jahren von einer einfachen zu einer fortschrittlichen entwickelt, würden auch fast 1.000 fortschrittliche Zivilisationen existieren.
Wird zuletzt noch angenommen, dass fortschrittliche Zivilisationen lediglich einen begrenzten Existenzhorizont haben, könnte das die Anzahl der gleichzeitig nebeneinander existierenden fortschrittlichen Zivilisationen extrem verringern (siehe 2.4.2. Mögliche Erklärungen: Zeitliche Distanz). Wäre es fortschrittlichen Zivilisationen beispielsweise nur möglich, durchschnittlich etwa 500.000 Jahre zu überdauern, würde heute nur noch eine Einzige existieren.
CARL SAGAN definierte 1962 in einem Aufsatz für eine wissenschaftliche Zeitschrift [11] 2 mögliche Bereiche für den durchschnittlichen Existenzzeitraum von fortschrittlichen Zivilisation. Wenn es schlecht läuft, so mutmaßte er, könne dieser weniger als 100 Jahre betragen (ab dem Zeitpunkt ab dem interstellare Kommunikation möglich ist), wenn es gut läuft über 100.000.000 Jahre. Demzufolge existieren laut SAGAN, basierend auf der DRAKE-Gleichung, durchschnittlich entweder weniger als 10 oder mehr als 10.000.000 fortschrittliche Zivilisationen gleichzeitig in einer Galaxie. Letztendlich kalkulierte SAGAN mit einem Werten von 10.000.000 Jahren für den durchschnittlichen Existenzzeitraum und kam dadurch auf überaus optimistische 1.000.000 durchschnittlich in der Milchstraße vorhandene fortschrittliche Zivilisationen.

2.4. Warum es noch keinen Kontakt gab [+/-]

2.4.1. Das Fermi-Paradoxon [+/-]

2.4.2. Mögliche Erklärungen für den ausstehenden Kontakt [+/-]

Für den bisher ausstehenden Kontakt mit anderen Zivilisationen und die ausbleibende Kolonisierung der Milchstraße gibt es einige interessante Erklärungen und damit Lösungsvorschläge für das FERMI-Paradoxon. Diese Erklärungen bzw. Lösungsvorschlägen lassen sich in 2 Kategorien einordnen. Sie basieren nämlich entweder auf der Annahme, dass extrasolare Zivilisationen existieren oder, dass sie nicht existieren.

LÖSUNGSVORSCHLÄGE UNTER ANNAHME, DASS KEINE EXTRASOLAREN ZIVILISATIONEN EXISTIEREN [+/-]

RARE-EARTH-HYPOTHESE [+/-]
ANNAHMEN:
- Die Erde ist der einzige Planet auf dem sich Leben entwickeln konnte
- Interstellare Raumfahrt spielt keine Rolle (ist aber möglich / nur in begrenztem Umfang möglich / niemals möglich)
WAHRSCHEINLICHKEIT: gering – mittel

Die Entstehung eines erdähnlichen Objekts, das alle für Leben notwendigen Voraussetzungen erfüllt, ist ein extremer Zufall und im Universum nur einmal eingetreten. Die Suche nach Leben außerhalb der Erde ist daher sinnlos.
RARE-INTELLIGENCE-HYPOTHESE (HÖHERE INTELLIGENZ IST EINE AUSNAHME) [+/-]
ANNAHMEN:
- Die Erde ist der einzige Planet auf dem sich eine Zivilisation entwickeln konnte
- Interstellare Raumfahrt spielt keine Rolle (ist aber möglich / nur in begrenztem Umfang möglich / niemals möglich)
WAHRSCHEINLICHKEIT: groß

Im Gegensatz zur Meinung der Rare-Earth-Hypothese gibt es zwar außer der Erde noch andere erdähnliche Objekten in der Milchstraße, die komplexes Leben hervorgebracht haben, allerdings ist die Entwicklung von höherer Intelligenz eine Ausnahme. Im Extremfall würde es keine weiteren Zivilisationen geben, so dass auch keine Aussicht auf Kontakt besteht.
BIOPHOBE PHASE [+/-]
ANNAHMEN:
- Die Erde ist der einzige Planet auf dem sich bisher Leben bzw. eine Zivilisation entwickeln konnte
- Interstellare Raumfahrt spielt noch keine Rolle (ist aber möglich / nur in begrenztem Umfang möglich / niemals möglich)
WAHRSCHEINLICHKEIT: mittel – groß

Unter Berücksichtigung der Annahme, dass die für Leben notwendigen schwereren Elemente erst seit relativ kurzer Zeit vorhanden sind (seit etwa 5 Milliarden Jahren), die Blütezeit des Lebens in der Milchstraße noch bevorsteht und die Entwicklung von Leben viel Zeit beansprucht, könnte es zum jetzigen Zeitpunkt noch keine weiteren Zivilisationen, vielleicht sogar noch kein Leben außerhalb der Erde geben.

LÖSUNGSVORSCHLÄGE UNTER ANNAHME, DASS EXTRASOLARE ZIVILISATIONEN EXISTIEREN [+/-]

VORSICHT [+/-]
ANNAHMEN:
- Es gibt mehrere Zivilisationen
- Interstellare Raumfahrt ist möglich / nur in begrenztem Umfang möglich / niemals möglich
WAHRSCHEINLICHKEIT: gering – mittel

Entgegen unserer Philosophie der aktiven Kontaktsuche, ohne zuvor mögliche Konsequenzen zu bedenken, könnten andere Zivilisationen diesbezüglich zurückhaltend sein. Sie könnten jegliche Kontaktversuche vermeiden, bevor sie sich ihrer Überlegenheit nicht sicher sind.
IGNORANZ (ZOO-HYPOTHESE) [+/-]
ANNAHMEN:
- Es gibt hochentwickelte Zivilisationen
- Interstellare Raumfahrt ist möglich
WAHRSCHEINLICHKEIT: gering – mittel

Die Zoo-Hypothese besagt, dass wir von hochentwickelten Zivilisationen, die bereits zu interstellarer Kommunikation und Raumfahrt fähig sind, schlicht ignoriert werden. Demnach betrachten diese Zivilisationen bewohnte Systeme als eine Art Naturpark, indem sich einheimisches Leben ungestört entwickeln darf. Das würde voraussetzen, dass hochentwickelte Zivilisationen entweder friedlich oder (noch) nicht auf unsere Ressourcen angewiesen sind.
UNÜBERBRÜCKBARE RÄUMLICHE DISTANZ [+/-]
ANNAHMEN:
- Es gibt hochentwickelte Zivilisationen
- Interstellare Raumfahrt ist – wenn überhaupt – nur in begrenztem Umfang möglich
WAHRSCHEINLICHKEIT: groß

Falls in der Milchstraße bereits technisch hochentwickelte Zivilisationen existieren, könnte der Grund für die bisher ausstehende Kolonisierung eine niemals realisierbare, ausreichend hohe Antriebsgeschwindigkeit sein, um die relevanten Distanzen innerhalb der Milchstraße in einem halbwegs überschaubaren Zeitraum zu überwinden. Darüber hinaus könnte interstellare Raumfahrt mit weiteren Schwierigkeiten verbunden sein. Kolonisierung wäre dann nur im intrastellaren oder maximal näheren interstellaren Umfeld einer Zivilisation möglich. Zivilisationen würden somit räumlich zu weit auseinander liegen, um sich gegenseitig zu beeinflussen.
Bisher ausgebliebene Kommunikationssignale könnten im Rahmen dieser Theorie damit erklärt werden, dass Zivilisation nicht senden (siehe 2.4.2. Mögliche Erklärungen: Vorsicht).

Man mag argumentieren, dass unser physikalisches Wissen noch zu begrenzt ist, doch sind unsere Erkenntnisse z. B. bezüglich der Lichtgeschwindigkeit als oberste Grenze deswegen nicht falsch. Auch gelten bereits seit dem 17. Jahrhundert im Großen und Ganzen immer noch die von ISAAC NEWTON formulierten physikalischen Gesetze. Unser derzeitiges Wissen führt zu der Erkenntnis, dass interstellare Raumfahrt - falls überhaupt möglich - schwer bzw. nur in begrenztem Umfang zu realisieren sein wird. Da die physikalischen Gesetze überall im Universum dieselben sind, ist jede hochentwickelte Zivilisation bei der Umsetzung von interstellarer Raumfahrt mit denselben Schwierigkeiten konfrontiert. Diese resultieren insbesondere aus den großen, zu überbrückenden Distanzen, die mit einer limitierten Geschwindigkeit zurückgelegt werden müssen, wodurch sich eine lange Reisedauer ergibt. Selbst für Sonden könnten die zu überbrückenden Distanzen unüberwindbar sein.

Die Probleme von interstellarer Raumfahrt:
- Geschwindigkeitslimit [+/-]
  
  Lichtgeschwindigkeit stellt das physikalische Tempolimit dar und kann nicht überschritten werden.
  Würde sich die Geschwindigkeit nennenswerten Bruchteilen der Lichtgeschwindigkeit nähern, käme es zudem zu einem nachteiligen Effekt, der auf der von ALBERT EINSTEIN im Rahmen seiner Speziellen Relativitätstheorie postulierten Äquivalenz von Energie und Masse basiert. Dieser Effekt führt dazu, dass mit zunehmender Geschwindigkeit die Masse stetig zunimmt. Je mehr man sich der Lichtgeschwindigkeit nähert, desto weniger trägt eine weitere Erhöhung der Energie zur Geschwindigkeitserhöhung bei, da eine immer größere Masse beschleunigt werden muss. Der Lichtgeschwindigkeit kann sich zwar theoretisch beliebig genähert werden, erreicht oder gar überschritten werden kann sie nicht, da die zu beschleunigende Masse unendlich groß wird.
  Darüber hinaus würde die Reise zwischen potentiellen benachbarten Zivilisation, aufgrund der Distanzen von mehreren 100 bis mehreren 1.000 Lichtjahren, selbst mit Lichtgeschwindigkeit mehrere 100 bis mehrere 1.000 Jahre dauern.
- Antriebstechnologie [+/-]
  
  Für die Überbrückung von Distanzen kommt im Weltraum nur ein auf Rückstoß basierender Antrieb in Frage. Die notwendige Beschleunigung eines Raumschiffs muss also in Form eines entsprechenden Schubs erreicht werden. Je schwerer ein Objekt, desto mehr Leistung ist erforderlich um es auf eine vorgegebene Geschwindigkeit zu bringen bzw. desto geringer ist die Geschwindigkeit, die mit einer verfügbaren Leistung erreicht wird. Die Anforderungen an das Verhältnis Leistung zu Masse lassen sich prinzipiell nicht umgehen und werden wahrscheinlich niemals erfüllt werden können. Deshalb wird selbst mit den derzeit besten, für interstellare Raumfahrt vorstellbaren Antriebskonzepten, wie z.B. Wasserstofffusionsantrieb, nuklearer Pulsantrieb und Antimaterieantrieb nicht annähernd Lichtgeschwindigkeit erreichbar sein.
  Zudem besteht beim Antimaterieantrieb, der momentan vermutlich effizientesten, theoretisch realisierbaren Antriebstechnologie, neben der schwierigen Herstellung des Treibstoffs in Form der Antimaterie, eine weitere Herausforderung in der sicheren Lagerung. Antimaterie ist in Verbindung mit Materie bereits in mikroskopischer Menge der gefährlichste vorstellbare Stoff überhaupt.
  Mit der optimalen Antriebstechnologie könnten theoretisch vielleicht bis zu 20 Prozent der Lichtgeschwindigkeit erreicht werden. Die Reise zum nächstgelegenen TL-Planeten würde dann für eine hochentwickelte Zivilisation etwa 1.000 Jahre in Anspruch nehmen; der Besuch einer potentiellen benachbarten Zivilisation mehr als 4.500 Jahre. Daraus ergeben sich 2 weitere Fragestellungen: Wie kann das Überleben von interstellar Reisenden und der Energiebedarf über einen so langen Zeitraum sichergestellt werden?
- Langzeitüberleben [+/-]
  
  Im Rahmen von interstellarer Raumfahrt müsste aufgrund der limitierten Reisegeschwindigkeit das Überleben der Reisenden, je nach Ziel einer Mission, über viele 100 Jahre, vielleicht sogar bis zu mehreren 1.000 Jahren sichergestellt werden. Dies könnte grundsätzlich mit Generationen- oder Schläferschiffen erreicht werden.
  Die Schwierigkeit bei einem Generationenschiff wäre, dass neben der enormen Treibstoffmenge für ein riesiges Raumschiff zusätzlich Energie für lebenserhaltende Systeme (z.B. Wärme-, Sauerstoffproduktion, künstliche Schwerkraft) und Nahrungsmittelproduktion für mehrere 100 Menschen benötigt würde und das über einen Zeitraum von mehreren Generationen.
  Ein ökonomischerer Ansatz wäre die Nutzung eines kleineren Schläferschiffs. Einige wenige Besatzungsmitglieder würden die Reise im Kälteschlaf absolvieren und erst am Reiseziel aufgeweckt werden. Der Energiebedarf für Antrieb und Lebenserhaltung könnte somit vergleichsweise gering gehalten werden. Ebenfalls mitgeführte, eingefrorene Embryonen könnten den Fortbestand der Spezies am Zielort sichern.
  Ein völlig anderes, ebenfalls denkbares und wesentlich einfacher zu realisierendes Konzept wäre die Milchstraße zunächst indirekt mit Sonden zu erkunden.
- Energiebedarf [+/-]
  
  Die für den Antrieb eines Raumschiffes und die Lebenserhaltung der Reisenden notwendige Energie müsste über einen sehr langen Zeitraum von vielen 100 bis mehreren 1.000 Jahren sichergestellt werden. Der Energiebedarf wäre unvorstellbar groß. Da es in den weiten Leeren des interstellaren Raumes keine Rohstoffe oder Sterne gibt, die als Energiequelle genutzt werden können, müssen die benötigten Energiequellen während der gesamten Reise mitgeführt werden, was vermutlich das größte Problem darstellen dürfte.
- Abschirmung [+/-]
  
  Der interstellare Raum enthält Staub und Mikrometeoriten. Bereits ein Teilchen von wenigen Millimetern Größe, dass mit extrem hoher Geschwindigkeit auf ein Raumschiff trifft, würde dieses aufgrund seiner enormen Einschlagsenergie stark beschädigen. Ob sich ein Raumschiff vor solchen Einschlägen schützen lässt, ist fraglich. Darüber hinaus stellt die kosmische Strahlung im interstellaren Raum eine Gefahr dar, vor der die Besatzung eines Raumschiffs ebenfalls abgeschirmt werden müsste.
MANGELNDE NOTWENDIGKEIT [+/-]
ANNAHMEN:
- Es gibt hochentwickelte Zivilisationen
- Interstellare Raumfahrt ist möglich / in begrenztem Umfang möglich
WAHRSCHEINLICHKEIT: mittel

Ein weiterer Grund für die bisher ausstehende Kolonisierung der Milchstraße durch hochentwickelte Zivilisationen, könnte neben der schwierigen Realisierung von interstellarer Raumfahrt, die aktuell nicht gegebenen Notwendigkeit zur Kolonisierung sein. Zivilisationen könnten dann zu weit voneinander entfernt sein, um sich bereits zum jetzigen Zeitpunkt zu begegnen.
Falls in der galaktischen habitablen Zone (GHZ) der Milchstraße bereits hochentwickelte Zivilisationen existieren, beträgt die durchschnittliche Entfernung von einer dieser Zivilisationen zu einer benachbarten vermutlich mehrere 100 bis mehrere 1.000 Lichtjahre. Alle Zivilisationen sind wahrscheinlich im Zeitraum der letzten 0,5 Milliarden Jahre entstanden (siehe 2.3. Potentielle Anzahl von extrasolaren Zivilisationen). Alle sind oder waren vermutlich im Umfeld von nur etwa 5 Milliarden Jahre alten, sonnenähnlichen Sternen beheimatet. Diese Sterne befinden sich, nachdem eine Zivilisation entstanden ist, noch weitere etwa 5 Milliarden Jahre, als Hauptreihensterne, in einem stabilen Zustand (siehe 1.2 Geeigneter Zentralstern). Da ein Überschreiten der Lichtgeschwindigkeit nach derzeitigem Kenntnisstand nicht möglich ist, stellt sich die Frage, ob es selbst für eine hochentwickelte Zivilisation Sinn macht unter diesen Umständen die Kolonisierung der Milchstraße anzustreben, ehe solch ein langwieriges, riskantes und technisch-logistisch anspruchsvolles Unterfangen erforderlich ist. Wenn der Heimatwelt die Ressourcen ausgehen, wird eine hochentwickelte Zivilisation neue zunächst in ihrem intrastellaren und näheren extrastellaren Umfeld erschließen. Erst wenn eine Zivilisation gegen Ende des Hauptreihenstadiums ihres Zentralsterns noch existiert, wäre ein guter Zeitpunkt, um das Heimatsystem zu verlassen. Aber auch dann wäre es vermutlich einfacher in der habitablen Zone (HZ) eines relativ nahen, jüngeren, sonnenähnlichen Sterns entweder Raumstationen zu installieren oder - falls vorhanden - auf halbwegs geeigneten, erdähnlichen Objekten Biosphären zu schaffen, als in der Ungewissheit von vielen 100 Lichtjahren Entfernung kolonisieren zu wollen.
Falls die Kolonisierung der GHZ im größeren Umkreis einer Zivilisation eine Option sein sollte, dann möglicherweise erst in etwa 5 Milliarden Jahren.
ZEITLICHE DISTANZ [+/-]
ANNAHMEN:
- Es gibt keine hochentwickelten Zivilisationen mehr, sondern nur noch einfache Zivilisationen
- Interstellare Raumfahrt spielt keine Rolle mehr (ist aber möglich / nur in begrenztem Umfang möglich / niemals möglich)
WAHRSCHEINLICHKEIT: mittel

Diese Hypothese basiert auf der Annahme, dass die ersten Zivilisationen zwar vor vielen Millionen Jahren entstanden sind, alle Zivilisationen aber nur wenige 100.000 Jahre überdauern. Möglicherweise gäbe es dann zum heutigen Zeitpunkt keine hochentwickelten Zivilisationen mehr (siehe 2.3. Potentielle Anzahl von extrasolaren Zivilisationen). Zivilisationen könnten somit nicht nur räumlich, sondern auch zeitlich zu weit auseinanderliegen, um einander zu beeinflussen.
Kommunikationssignale die vor langer Zeit gesendet wurden, hätten wir verpasst. Signale, die wir vielleicht gerade empfangen, könnten wir nicht erkennen. Signale, die gerade gesendet werden, würden wir aufgrund der Entfernung zu den Sendern erst in ein paar 100 oder 1.000 Jahren empfangen. Darüber hinaus wäre es denkbar, dass andere Zivilisationen niemals Signale senden (siehe 2.4.2. Mögliche Erklärungen: Vorsicht).
Andererseits dürfte es eher unwahrscheinlich sein, dass gerade hochentwickelte, zu interstellarer Raumfahrt fähige Zivilisationen nur einen kurzen Existenzhorizont haben, da doch die Fähigkeit zu interstellarer Raumfahrt und damit die Möglichkeit zu interstellarer Kolonisation den langfristigen Fortbestand einer Zivilisation ermöglicht. Je fortschrittlicher eine Zivilisation, desto unwahrscheinlicher ist vermutlich ihr Untergang.
STAGNATION UND NIEDERGANG [+/-]
ANNAHMEN:
- Es gibt keine hochentwickelten Zivilisationen, sondern nur einfache Zivilisationen
- Interstellare Raumfahrt spielt keine Rolle (ist aber möglich / nur in begrenztem Umfang möglich / niemals möglich)
WAHRSCHEINLICHKEIT: groß

Variante der Zeitliche-Distanz-Hypothese (siehe 2.4.2. Mögliche Erklärungen: Zeitliche Distanz), die davon ausgeht, dass Zivilisationen nicht aussterben, sondern früher oder später stagnieren oder zusammenbrechen, statt sich stetig (technisch) weiterzuentwickeln. Selbst die ältesten existierenden Zivilisationen könnten es somit nie zu bahnbrechenden technischen Errungenschaften gebracht haben.
Zivilisationen kämen vielleicht nicht über ein kritisches Stadium hinaus, weil regelmäßig und relativ häufig unvorteilhafte Ereignisse auftreten (z. B. Pandemien, Kriege, extreme Klimaschwankungen, Vulkanausbrüche, kosmische Katastrophen). Diese könnten aufgrund des niedrigen technischen Niveaus nicht verhindert oder zumindest in ihrem Ergebnis nennenswert abgeschwächt werden. Eine Zivilisation könnte somit immer wieder stark dezimiert und ihr technischer Forstschritt ausgebremst werden.
Denkbar wären auch Zivilisationen, die zwar sowohl Planeten mit optimalen Bedingungen bewohnen als auch das intellektuelle Potential besitzen, um - falls möglich - interstellare Raumfahrt zu realisieren, vor deren Umsetzung aber aufgrund von "charakterlichen Unzulänglichkeiten" scheitern. Einer solchen pseudo-intelligenten Zivilisation könnte z. B. recht früh ein zu starkes, unkontrolliertes Wachstum ihrer Population in Verbindung mit maßloser, kapitalismusbedingter Ressourcenverschwendung und Umweltverschmutzung zum Verhängnis werden. Die daraus resultierenden Missstände führen zum Kampf um knappe Ressourcen (insbesondere Wasser), zu Hungersnöten und Krankheiten, was den Niedergang beschleunigt. Irgendwann ist die Population stark dezimiert, der Heimatplanet kontaminiert und lebenswichtige Ressourcen eliminiert. Eine Zivilisation würde sich dann erneut in einer Art Steinzeit wiederfinden (post-apokalyptische Ära / Mad-Max-Szenario); an intra- oder gar extrasolare Kolonisation ist dann nicht mehr zu denken...

3. Fazit

Ohne Zweifel werden die wenigsten erdähnlichen Objekte in der Milchstraße die für Leben notwendigen Bedingungen erfüllen. Die Vielzahl der Sterne und erdähnlichen Planeten, allein in der Milchstraße sprechen jedoch dafür, dass sich Leben auch außerhalb der Erde entwickelt hat; auch komplexes Leben. Allerdings sollte man bei der Suche nach höherer Intelligenz bzw. nach Erklärungen für den bisher ausstehenden Kontakt und die bisher ausgebliebene Kolonisierung der Milchstraße zunächst die 3 folgenden Aspekte berücksichtigen:

Möglicherweise ist die Erde derzeit einer der ersten Planeten der Leben hervorgebracht hat (siehe 2.4.2. Mögliche Erklärungen: Biophobe Phase). Die Hochphase des Lebens im Universum könnte somit noch bevorstehen.[12]
Es ist relativ unwahrscheinlich, dass komplexes Leben höhere Intelligenz hervorbringt. Höhere Intelligenz wird von der natürlichen Selektion nicht bevorzugt. Die Entwicklung von höherer Intelligenz ist vermutlich eine Ausnahme, die nur unter exklusiven Bedingungen eintritt (siehe 2.1. Die Entwicklung von höherer Intelligenz).
Zivilisationen könnten nur einen begrenzten Zeitraum überdauern (siehe 2.4.2. Mögliche Erklärungen: Zeitliche Distanz).

Diese Annahmen müssen nicht zwangsläufig bedeuten, dass es außerhalb der Erde noch kein Leben mit höherer Intelligenz gib oder jemals geben wird oder, dass es kein Leben mit höherer Intelligenz mehr gibt. Sie sind jedoch – alle zusammen oder jede für sich – vermutlich der Grund dafür, dass – gemessen an der Gesamtzahl der erdähnlichen Planeten – nur relativ wenige Zivilisationen existieren. Der bisher ausstehende Kontakt wäre damit noch nicht erklärt und hätte andere Ursachen. Nur unter außergewöhnlichen Umständen, wäre die Erde zurzeit der einzige Planet in der Milchstraße, der eine Zivilisation beheimatet; beispielsweise zu Beginn einer aufkeimenden lebensfreundlichen Phase oder wenn alle anderen ehemals existierenden Zivilistaionen nicht mehr bestehen. Da die Erde jedoch keine besondere Stellung im Universum einnimmt, sondern lediglich ein durchschnittlicher bzw. typischer Gesteinsplanet in der habitablen Zone eines geeigneten Sterns ist (Kopernikanisches Prinzip bzw. Prinzip der Mittelmäßigkeit), wird es zum jetzigen Zeitpunkt – wenn man einen entsprechend langen Existenzzeitraum von Zivilisationen voraussetzt – bereits ein paar Zivilisationen geben, die seit mehrere Millionen Jahre existieren.
Darüber hinaus wird angenommen, dass die gesamte Milchstraße von nur einer einzigen, zu interstellarer Raumfahrt fähigen Zivilisation, innerhalb von weniger als 100 Millionen Jahren kolonisiert werden könnte – zumal, wenn berücksichtigt wird, dass sich alle Zivilisationen in der galaktischen habitablen Zone (GHZ) der Milchstraße befinden (siehe 1.1. Lokation in der galaktischen habitablen Zone). Nur dieser relativ kleine Bereich ist auch für die Kolonisierung relevant. Die durchschnittliche Entfernung zwischen 2 benachbarten Zivilisationen wäre dadurch – mit astronomischem Maß betrachtet – nicht allzu groß. Sie wird, je nach Anzahl der vorhandenen Zivilisationen, zwischen etwa 930 Lichtjahren (bei 1.000 Zivilisationen) und 4.300 Lichtjahren (bei 10 Zivilisationen) betragen (zum Vergleich: Der Durchmesser der Milchstraße beträgt etwa 120.000 Lichtjahre).
Davon ausgehend hätte man also bereits auf entsprechende Hinweise für die Existenz von Zivilisationen stoßen können.

Wenn also die 3 oben aufgeführten Restriktionen nicht bereits dazu führen, dass in der Milchstraße keine weiteren Zivilisationen existieren, kann der bisher ausstehende Kontakt nur die folgenden Ursachen haben:

In Bezug auf Kommunikationssignale werden Zivilisationen nicht senden oder wir könnten bereits gesendete Signale nicht bemerken, nicht bemerkt oder verpasst haben oder bereits gesendete Signale bzw. solche die noch gesendet werden erst in der Zukunft empfangen.
Interstellare Raumfahrt ist – zumindest über Distanzen von mehreren Lichtjahren – aufgrund von physikalischen Grenzen nicht möglich. Physikalische Grenzen sind der Grund dafür, dass technischer Fortschritt früher oder später stagniert. Vermutlich wird es keine technischen Möglichkeiten geben, um die Anforderungen von interstellarer Raumfahrt zu erfüllen (siehe "2.4.2. Mögliche Erklärungen - Unüberbrückbare räumliche Distanz"). Selbst indirekt, mit Hilfe von Sonden ist die Erkundung der Milchstraße aufgrund der limitierten Geschwindigkeit und der großen Entfernungen in Verbindung mit energetischen Problemen wahrscheinlich nicht realisierbar.
Sollte interstellare Raumfahrt entgegen derzeitigem Wissenstand doch möglich sein, ist entweder
- die Ausdehnungsgeschwindigkeit, mit der hochentwickelte Zivilisationen oder ihre Sonden die Milchstraße durchdringen, extrem gering oder
- wir werden von hochentwickelte Zivilisationen – aus welchen Gründen auch immer – ignoriert oder
- noch keine Notwendigkeit für interstellare Raumfahrt bzw. zur Kolonisierung der Milchstraße gegeben (siehe 2.4.2. Mögliche Erklärungen: Mangelnde Notwendigkeit)

Vieles spricht für ein Szenario basierend auf diesen Vermutungen. Sollte die (Teil)Theorie der biophoben Phase zutreffen, wird zumindest die Wahrscheinlichkeit für den Kontakt mit anderen Zivilisationen in ein paar Milliarden Jahren wesentlich größer sein als heute.

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[1] Vgl. Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam (AIP): "Leben auf fernen Monden möglich", vom 10.01.2013. Abgerufen am 05.10.2013.

[2a] Erik A. Petigura et al.: "Prevalence of Earth-size planets orbiting Sun-like stars", vom 04.11.2013. Abgerufen am 11.11.2013.

[2b] Vgl. F. FREISTETTER: "Die Milchstraße ist voller erdähnlicher Planeten!", vom 09.11.2013. Abgerufen am 11.11.2013.

[3] Vgl. F. FREISTETTER: "Jupiter: Freund oder Feind?", vom 03.12.2009. Abgerufen am 05.10.2013.

[4] Vgl. F. FREISTETTER: "Kein Leben ohne Mond?", vom 19.05.2008. Abgerufen am 05.10.2013.

[5a] Vgl. F. FREISTETTER: "Der Einfluss des Mondes auf die Erdachse", vom 30.12.2011. Abgerufen am 05.10.2013.

[5b] Vgl. astronews.com: "Leben auch ohne Mond möglich?", vom 10.08.2011. Abgerufen am 05.10.2013.

[6] Vermutlich wurde Feuer bereits früher genutzt, nämlich vor etwa 2 bis 1,5 Millionen Jahren. Bisher gefundene Belege deuten allerdings (noch) auf den Zeitraum vor etwas einer Million Jahre. Das Entzünden von Feuer mit Hilfe von Feuerstein, wurde erst viel später praktiziert. Der erste unumstrittene Beleg dafür wurde auf vor rund 32.000 Jahre datiert.

[7] Das Relikt eines ehemals größeren Verdauungstraktes beim Menschen ist der Blinddarm, der noch als Rudiment vorhanden ist.

[8] Der Begriff basiert auf dem Buch "Rare Earth: Why Complex Life Is Uncommon in the Universe" aus dem Jahr 2000 von PETER WARD, einem Geologen und Paläontologen und DONALD BROWNLEE, einem Astronomen und Astrobiologen.

[9] Vgl. Europäische Südsternwarte (ESO): "Planeten so weit das Auge reicht", vom 11.01.2012. Abgerufen am 05.10.2013.

[10] Für die Berechnung der Abstände wurde ein Duchmesser der inneren Grenze der galaktischen habitablen Zone (GHZ) von 22.820 LJ, ein Durchmesser der äußeren Grenze von 29.340 LJ und eine Höhe der GHZ von 3.000 LJ angenommen, woraus sich ein Volumen der GHZ von 801.302.173.884 LJ³ ergibt. Bei 100.000 ETL-Planeten in der GHZ würden diese im Mittel etwa 200 LJ voneinander entfernt sein
[ (801.302.173.884 : 100.000)^1/3 ].

[11] Vgl. CARL SAGAN: "Direct contact among galactic civilizations by relativistic interstellar spaceflight" in Planetary and Space Science, 1963, Vol. 11, S. 485-498.

[12] Um diese Vermutung bestätigen zu können, müsste man wissen, ab wann im Universum genügend schwerere Elemente vorhanden waren, die als Grundlage für die Entstehung von erdähnlichen Planeten und Leben dienen konnten. Die Erforschung von Asteroiden und Kometen, die gerade erst begonnen hat, wird einen wichtigen Beitrag zur Beantwortung dieser Frage leisten.

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