Von Stephen Battersby

SEIT Milliarden von Jahren befindet sich die Erde auf einer gefährlichen Reise durch den Weltraum. Während unser Planet um die Sonne wirbelt, unternimmt das gesamte Sonnensystem eine weitaus größere Reise und umkreist alle 200 Millionen Jahre unser Inseluniversum. Wir schlängelten uns durch die Scheibe der Milchstraße, trieben durch brillante Spiralarme, trotzten der stygischen Dunkelheit dichter Nebel und erlebten den spektakulären Tod riesiger Sterne.

Viele dieser Wunder könnten tödlich gewesen sein, indem sie tödliche Strahlung auf die Erdoberfläche regneten oder riesige Raketen in unseren Weg schleuderten. Einige haben möglicherweise Teile des Lebens ausgelöscht, Kontinente zerschlagen oder den Planeten in Eis verwandelt. Andere mögen wohlwollender gewesen sein und vielleicht sogar die Saat des Lebens gesät haben.

Bis jetzt ist das Rätselraten. Wir können unseren Weg durch den Gravitationskampf der Galaxie nicht zurückverfolgen, noch weniger berechnen, welche Vorfälle uns wo und wann ereilten. Die Erde selbst, deren Gesteine ständig durch Plattentektonik recycelt und durch Erosion umgebaut werden, vergisst bemerkenswert vergangene Angriffe aus dem Weltraum.

Aber ein Aufbewahrungsort unserer kosmischen Erinnerungen könnte in der Nähe sein. Der Boden und die Felsen des Mondes halten Äonen lang ungestört aus. Tief unter der Mondoberfläche könnte ein Archiv der Reise unseres Planeten liegen. Was die Erde vergisst, erinnert sich der Mond.

Vor langer Zeit, in dieser Galaxie, aber weit, weit weg … der Himmel ist voller heller Sterne und leuchtender Nebel, viel dichter als der zahme Himmel von heute. Aber diese Szene ist nicht von Dauer. Eine große geschwungene Welle von Sternen nimmt das Sonnensystem wie ein Stück Treibgut auf und fegt es in die leeren galaktischen Ränder, weit weg von seiner vergessenen Heimat.

Heute bewegt sich das Sonnensystem auf einer nahezu kreisförmigen Bahn um unsere Galaxie und hält konstant 30.000 Lichtjahre zwischen uns und dem brodelnden galaktischen Kern. Wir haben einmal angenommen, dass die meisten Sterne ihr ganzes Leben lang in so ruhigen Umlaufbahnen blieben. Unsere Fahrt könnte spannender gewesen sein. Die charakteristischen Spiralarme einer Galaxie wie der Milchstraße sind Wellen höherer Dichte, Regionen, in denen Sterne und Gas etwas näher beieinander liegen als anderswo in der Scheibe unserer Galaxie. Ihre zusätzliche Schwerkraft ist normalerweise zu schwach, um den Weg eines Sterns stark zu verändern, aber wenn die Umlaufgeschwindigkeit des Sterns mit der Geschwindigkeit übereinstimmt, mit der sich der Spiralarm selbst dreht, hat die zusätzliche Kraft mehr Zeit, um wirksam zu werden (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, vol 336, p 785). „Es ist wie Surfer auf dem Meer – wenn sie zu langsam oder zu schnell paddeln, kommen sie nirgendwo hin. Sie müssen die Geschwindigkeit genau richtig einstellen, dann werden sie mitgeschoben „, sagt Rok Roskar von der Universität Zürich.

Roskars Simulationen zeigen, dass ein Glücksstern 10.000 Lichtjahre oder mehr auf der Welle reiten kann. Unsere Sonne kann so ein Surfer sein. Einige Messungen deuten darauf hin, dass die Sonne reicher an schweren Elementen ist als der durchschnittliche Stern in unserer Nachbarschaft, was darauf hindeutet, dass sie in der geschäftigen zentralen Zone der Galaxie geboren wurde, wo Sternwinde und explodierende Sterne das kosmische Gebräu mehr bereichern als in den galaktischen Vororten. Die Gravitationswellen, die das Sonnensystem dann erhielt, könnten auch erklären, warum Sedna, eine große Eiskugel in den Extremitäten des Sonnensystems, auf einer rätselhaften, enorm verlängerten Umlaufbahn reist .arxiv.org/abs/1108.1570 ).

Dies sind nur Indizien. Aber wir könnten direktere Spuren beunruhigender Ereignisse aus der fernen Vergangenheit finden …

Der Himmel blüht mit brillanten, blauweißen jungen Sternen, von denen einige noch in einem Gaze des Gases, aus dem sie entstanden sind, eingeschlossen sind. Der hellste scheint mit dem Licht von 20.000 Sonnen, aber seine Brillanz ist ein Warnzeichen. Bald wird der Stern explodieren und die Nacht für mehrere Wochen verbannen. Im Gegensatz zur lebensspendenden Wärme der Sonne wird dieses Licht den Tod bringen.

In einem nahen Spiralarm der Milchstraße, mehr als 1000 Lichtjahre von der heutigen Position unseres Sonnensystems entfernt, liegt der Orionnebel, ein Geburtsort von Riesensternen. Unser Sonnensystem muss zeitweise viel näher an solche Sternenkindergärten herangerückt sein. Dies zu tun bedeutet, mit der Katastrophe zu flirten. Ein massereicher Stern verbrennt seinen Brennstoff schnell, und in wenigen Millionen Jahren kann sein Kern zusammenbrechen und die enorme Energie einer Supernova freisetzen.Röntgenstrahlen von einer Supernova, die nur zehn Lichtjahre entfernt ist, könnten die Ozonschicht der Erde abbauen oder zerstören und schädliche ultraviolette Strahlen von der Sonne einlassen. Energiereiche Protonen oder kosmische Strahlen würden die Erde jahrzehntelang bombardieren, Ozon abbauen, lebendes Gewebe schädigen und möglicherweise Wolken säen, um den Klimawandel auszulösen. Solche Krämpfe könnten einige der Massensterben ausgelöst haben, die die Geschichte des Lebens auf der Erde so grausam prägen – vielleicht sogar den Untergang der Dinosaurier vor 65 Millionen Jahren beschleunigen, so eine in den 1990er Jahren formulierte Theorie.

Hinweise auf vergangene Supernovae sind am Boden dünn, obwohl deutsche Forscher 1999 Spuren von Eisen-60 in südpazifischen Sedimenten fanden (Physical Review Letters, vol 83, p 18). Dieses Isotop mit einer Halbwertszeit von 2, 6 Millionen Jahren wird durch keinen Prozess auf der Erde in signifikanten Mengen hergestellt, sondern durch Supernovae ausgestoßen. Die Interpretation ist umstritten, aber wenn Eisen-60 der schmutzige Fußabdruck einer Supernova ist, deutet dies darauf hin, dass ein Stern vor nur wenigen Millionen Jahren innerhalb von etwa 100 Lichtjahren von uns explodiert ist.Planetenwissenschaftler Ian Crawford von Birkbeck, University of London, schlägt vor, dass wir auf den Mond schauen können, um klare Beweise für solche Astro-Katastrophen zu finden. „Der Mond ist ein riesiger Schwamm, der alles aufsaugt, was auf ihn geworfen wird, während wir um die Galaxie gehen“, sagt er. Kosmische Strahlung einer Supernova wird in den Mond eindringen und Spuren von Schäden in Oberflächenmineralien hinterlassen, die unter einem Mikroskop sichtbar sind, und Atome umwerfen, um exotische Isotope wie Krypton-83 und Xenon-126 zu erzeugen.

“Der Mond ist ein riesiger Schwamm, der alles aufsaugt, was auf ihn geworfen wird, während wir um die Galaxie gehen”

Obwohl der Mondboden haltbar ist, würde ein konstanter Regen kosmischer Strahlung über Milliarden von Jahren hinweg Aufzeichnungen einzelner Ereignisse verdecken, selbst solche, die so extrem sind wie eine nahe gelegene Supernova. Crawford glaubt zusammen mit Katherine Joy vom Lunar and Planetary Institute in Houston, Texas, und Kollegen, dass der Trick darin bestehen wird, nach relativ seltenen Orten mit einer Abfolge von Lavaströmen zu suchen. Wenn geschmolzenes Gestein auf die Oberfläche sickert und abkühlt, Es beginnt Spuren kosmischer Strahlung zu sammeln; wenn es dann bedeckt ist, bewahrt es eine makellose Aufzeichnung der Zeit, in der es ausgesetzt war. Lavaströme können genau datiert werden, indem die Zerfallsprodukte radioaktiver Elemente in ihnen gemessen werden (Erde, Mond und Planeten, Band 107, S. 75).

Raumfahrzeuge haben bereits viele verlockende Mondlavaströme entdeckt. Bisher stammen sie alle mehr als eine Milliarde Jahre zurück, zu einer Zeit, als der Mond heißer und vulkanisch aktiver war. Crawford hofft, kleinere, neuere Lavastapel oder Gesteinsschichten zu finden, die durch große Einschläge geschmolzen sind. Begraben darin können Aufzeichnungen von Supernovae sein, die wir mit dem Fossilienbestand der Erde vergleichen können, um zu sehen, ob sie mit einem Massensterben übereinstimmen. Viel ältere Gesteine könnten uns sagen, ob in der Nähe befindliche Supernovae in der Vergangenheit häufiger auftraten – vielleicht ein Zeichen dafür, dass wir einst durch die dichteren, ereignisreicheren inneren Bereiche der Galaxie gereist sind.

Und der Mond kann andere Erinnerungen halten…

Die Dunkelheit kommt. Es beginnt mit nur einem kleinen Fleck von sternenlosem Schwarz, wächst aber langsam, bis es den Himmel auslöscht. Für eine halbe Million Jahre ist die Sonne der einzige sichtbare Stern. Während außerirdischer Staub und Gas niederregnet und unsere Atmosphäre durchdringt, ist die Erde in weiße Wolken gehüllt und von Eis ergriffen; ein blasser Spiegel der dunklen kosmischen Wolkenbank darüber.

Interstellares Gas durchdringt die Milchstraße, aber nicht gleichmäßig. Das Sonnensystem bewohnt jetzt ein ungewöhnlich leeres Stück Raum, die lokale Blase, mit nur einem Wasserstoffatom pro fünf Kubikzentimeter Raum. In der Vergangenheit müssen wir durch viel dichtere Gaswolken getrieben sein, darunter einige mit einem Durchmesser von mehr als 100 Lichtjahren, in deren kaltem und dunklem Inneren sich Wasserstoff zu Molekülen bildet.

In solchen Nebeln könnte sich die Erde erkältet haben. Normalerweise wird das Innere des Sonnensystems durch den Sonnenwind, einen Strom geladener Teilchen, der tief in den Weltraum fließt und einen riesigen elektromagnetischen Schild namens Heliosphäre bildet, vor scharfer interstellarer Strahlung geschützt. Wenn das interstellare Gas dichter wird, kann der Sonnenwind nicht so weit drücken und die Heliosphäre schrumpft. Ab einer Dichte von rund 1000 Molekülen pro Kubikzentimeter zieht es sich in die Erdumlaufbahn zurück. Das könnte alle paar hundert Millionen Jahre passieren.Die Ansammlung von Wasserstoff in der hohen Erdatmosphäre würde seine Chemie verändern und eine reflektierende Wolkenschicht erzeugen, während Staub den Schattierungseffekt von Sulfataerosolen bei Vulkanausbrüchen nachahmen könnte. Alex Pavlov von der University of Colorado, Boulder, sagt, dass der Staub allein eine globale Eiszeit oder „Schneeball-Erde“ auslösen könnte (Geophysical Research Letters, vol 32, p L03705).Wir wissen, dass die Erde solche Episoden erlitten hat, einschließlich großer Schüttelfrost vor etwa 650 und 700 Millionen Jahren. Ihre Ursache bleibt unklar. Es könnte die Verwitterung von Bergen gewesen sein, die Kohlendioxid aus der Luft zogen, oder Vulkanausbrüche oder Veränderungen der Erdumlaufbahn um die Sonne – oder eine schwarze Wolke im Weltraum.

Andererseits könnten Wolken einen glücklicheren Einfluss auf die Erde gehabt haben. William Napier von der University of Buckingham in Großbritannien hat vorgeschlagen, dass sie Zwischenstationen für das Leben sein könnten, die Mikroorganismen vor kosmischer Strahlung schützen und sie auf jeden empfänglichen Planeten streuen, wenn er durchläuft (International Journal of Astrobiology, vol 6, S. 223).

Der Mond könnte uns wieder die Geschichte der Erde erzählen. Dort oben hätte sich außerirdischer Staub niedergelassen, um sich mit dem Mondboden zu vermischen. Es hätte eine charakteristische chemische Signatur mit einem hohen Gehalt an Uran-235 und anderen Isotopen, die in Supernovae erzeugt und im Weltraum verstreut werden. Im Idealfall würde der Staub unter einem handlichen Lavastrom begraben werden.

Es wird nicht einfach sein, dorthin zu gelangen. „Möglicherweise müssen wir einen Bohrer in ein Gebiet versenken, von dem bekannt ist, dass es viele Lavaströme gibt“, sagt Joy. Das Aufstellen einer Bohranlage auf dem Mond übersteigt unsere gegenwärtigen Fähigkeiten, aber Joy weist darauf hin, dass Lavaschichten in einigen Einschlagkraterwänden und langen Rillen auf der Mondoberfläche, den sogenannten Rillen, freigelegt sind. Eine Robotersonde könnte eine Kraterwand abseilen und eingeschlossenen Boden zwischen den Lavaströmen herausschöpfen, schlägt Crawford vor.

Dieser Boden könnte auch Mineralfragmente enthalten, die ein weiteres Kapitel in der Odyssee der Erde aufzeichnen – eine Geschichte von Felsen und Trümmern.

Der schwache rote Stern erscheint zunächst harmlos, ein kaum wahrnehmbarer Fleck, der von 10.000 anderen Lichtpunkten überstrahlt wird. Aber es wächst. In nur wenigen tausend Jahren wird er zum hellsten Stern am Himmel. In der Oortschen Wolke weit hinter Pluto beginnen riesige Eis- und Gesteinskugeln von ihren fein ausbalancierten Umlaufbahnen abzuweichen und bewegen sich in Richtung Sonne. Bald wimmelt es am Himmel von Kometen – schlechte Vorzeichen für die Erde.

Die entsteinte Oberfläche des Mondes zeichnet Äonen des Bombardements auf. Apollo-Astronauten fanden viele Proben alten geschmolzenen Gesteins und enthüllten, dass vor etwa 4 Milliarden Jahren das innere Sonnensystem mit massiven Körpern beworfen wurde.Es wird angenommen, dass dieses „späte schwere Bombardement“ durch Bewegungen der äußeren Planeten Uranus und Neptun verursacht wurde, die Asteroiden im Kuipergürtel stören, wo Pluto wohnt. Vorfälle in unserer galaktischen Odyssee hätten andere Stürme von Kometen und Asteroiden ausgelöst. Vorbeiziehende Sterne oder Staubwolken könnten einen einmaligen Anstieg des Bombardements ausgelöst haben. Ein regelmäßigeres Muster neuer Kraterentstehung könnte eine wiederholte Begegnung auf unserem Weg um die Galaxie widerspiegeln – zum Beispiel durch einen besonders dichten und unveränderlichen Spiralarm.

Um das herauszufinden, müssten wir eine Vielzahl von Oberflächen besuchen, kleine Gesteinsproben nehmen, um ihr Alter zu bestimmen, und dann eine sorgfältige Zählung der Krater durchführen, um zu sehen, wie die Einschlagrate schwankte. Vergrabene Böden könnten helfen, sagt Joy. „Wir könnten Fragmente finden, die uns sagen würden, welche Art von Asteroiden oder Kometen den Mond treffen.“Im Moment können wir nur auf das zerklüftete Gesicht unseres alten Gefährten schauen und uns fragen, welche Geschichten es zu erzählen hat. Wenn die Weltraumagenturen an ihren derzeitigen Plänen festhalten, die in der globalen Explorations-Roadmap von 2011 dargelegt sind, „sollte es möglich sein, innerhalb weniger Jahrzehnte auf alte Lagerstätten zuzugreifen“, sagt Crawford. Dann können wir vielleicht anfangen, die endgültige Version der epischen Odyssee der Erde zu schreiben.

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