Seit gestern macht eine Story die Runde, in der es um den „Nachweis“ von Leben auf dem Saturnmond Enceladus geht. Grundlage ist die Facharbeit „Bayesian analysis of Enceladus’s plume data to assess methanogenesis“, die gestern erschienen ist. Die Sache ist spannend; es handelt sich aber um eine statistische Analyse und nicht um einen direkten Nachweis außerirdischer Mikroben. Ich habe die Geschichte in einer Story auf meinem Instagram-Account zusammengefasst. Damit aber auch die Blogleserschaft etwas davon hat, gibt es die Bilder der Story hier einfach nochmal. Bitte sehr:
Wer eine ausführliche Analyse der Geschichte lesen will, dem empfehle ich den wirklich guten Artikel, den Franziska Konitzer auf Spektrum.de geschrieben hat.
„“ dann müssen wir eine Sonde hin schicken““
Ja was nun?
Enkelados oder Aphrodite?
Mir kommt das doch arg wie ein klassischer Zirkelschluss vor: wenn die Wahrscheinlichkeit für Leben auf Enchiladas hoch ist dann wurde das Methan wahrscheinlich von Mikroorganismen erzeugt. Das beinhaltet doch absolut keinen Erkenntnisgewinn. Oder habe ich da etwas übersehen?
Okay. Jetzt habe ich mir doch mal den Abstract durchgelesen und der eigentliche Erkenntnisgewinn ist, dass die einzige bekannte Alternative zu Mikroorganismen (der geologische Prozess der Serpentinisierung) das Methan nicht erklären kann. Das bedeutet das Methan muss entweder aus noch unbekannten Quellen stammen, oder von Mikroorganismen.
Letztlich werden wir es erst dann genau wissen, wenn wir eine Raumsonde hinschicken, die in der Lage ist Proben zu nehmen und auf Mikroorganismen zu untersuchen oder noch besser zur Erde zurück zu bringen.
@Till: In der Bayesschen Statistik betrachtet man immer zwei Arten von Wahrscheinlichkeiten: Die a priori und die a posteriori Wahrscheinlichkeit. Die erste sagt aus, was wir glauben ohne irgendwelche Untersuchungen oder Daten zu kennen, die zweite sagt aus, was wir glauben, nachdem wir eine Untersuchung durchgeführt haben.
Angenommen wir haben jetzt zwei Hypothesen: Methan ist von Mikroorganismen erzeugt worden oder auf natürliche Weise entstanden. Man könnte jetzt, wie auch immer das geht, die Wahrscheinlichkeit für beide Hypothesen berechnen und feststellen, dass die Mikroorganismen-Hypothese viel wahrscheinlicher ist als die Hypothese vom natürlichen Ursprung. Die Wahrscheinlichkeit, die wir hier betrachten, nennt man „Likelihood“. Es ist die Wahrscheinlichkeit einer Hypothese basierend auf den Daten. Um eine posteriori Wahrscheinlichkeit zu erhalten, müssten wir diese Wahrscheinlichkeit noch mit der a priori Wahrscheinlichkeit multiplizieren. Das deprimierende Ergebnis der Studie ist, dass diese a priori Wahrscheinlichkeit mindestens 30% sein muss, damit wir eine ausreichend hohe posteriori Wahrscheinlichkeit herausbekommen.
Stell dir vor du triffst jemanden, der behauptet, er könne Gedanken lesen. Er lässt dich 5 Mal hintereinander eine Zahl zwischen 1-10 vorstellen und errät sie dabei jedes Mal. Kannst du nun mittels Bayesscher Statistik berechnen ob der Mann wirklich ein Gedankenleser ist?
Die Likelihoods für die Hypothese, der Mann habe einfach nur Glück gehabt, lässt sich recht leicht berechnen (Wie wahrscheinlich ist es 10 Mal richtig zu raten?). Aber die priori Wahrscheinlichkeit (wie sehr glaube ich überhaupt an Gedanken lesen?) ist relativ subjektiv – die muss jeder für sich selbst festlegen. Letztlich könntest du sagen: Ich bin mir sehr sicher, dass es keine Gedankenleser gibt, daher setze ich die a priori Wahrscheinlichkeit so an, dass der Mann schon 30 Mal hintereinander richtig raten müsste damit ich ihm glaube.
Die Frage ist also: wie sehr glauben wir an außerirrdisches, mikrobielles Leben auf einem Saturnmond? Ist das science fiction und sehr unwahrscheinlich, oder ein völlig plausibles Szenario?
In der c’t Ausgabe 12/2021 war eine Sci-Fi Story über die erste bemannte Eceladus-Mission.
Komme fast nie dazu, diese Storys zu lesen, aber diesmal ist es sich ausgegangen. War zwar wie meistens nicht besonders gut geschrieben, passt aber gut zu diesem Thema.
Spannend, ist denn eine Landemission auf Enceladus bereits in Planung?
@stone1:
Im Prinzip ja, wird aber noch sehr lange dauern. 🙁
https://www.spektrum.de/news/saemtliche-zutaten-fuer-primitive-lebensformen-sind-vorhanden/1772943
Auch auf die Gefahr hin, hier im Forum Eulen nach Athen zu tragen: Da gibt es einen SciFi Roman von Brandon Q. Morris, der dieses Szenario in einem super spannenden Entdecker-Abenteuer verarbeitet. Der Titel (no naa): Enceladus!
@Björn
Och, alleine die Reisezeit einer Sonde zum Saturnmond wird 15 Jahre dauern. Da müssen wir ja schon Glück haben, wenn das überhaupt noch zu unseren Lebzeiten was wird. Schade, aber kann man nichts machen. Na, wenigstens zur Venus wird es etwas flotter gehen…
Auf dem Saturn-Mond Titan regnet es Methan. Dort stellt sich vielleicht die selbe Frage wie bei Enceladus, woher das Methan denn kommt.
Bei Titan wird vermutet, dass es sich in der Atmosphäre unter Sonneneinstrahlung bildet. Die Atmosphäre von Enceladus ist allerdings anders als bei Titan (10e-6 Pa, Wasserdampf gegenüber 1500hPa Titan, Stickstoff).
Auch bei Titan wird über einen „unterirdischen“ Ozean spekuliert, es gibt Vulkane. Vorstufen von Leben werden nicht ausgeschlossen.
Insgesamt spannend.
Woher kommt das Methan
Man stelle sich einen Gasplaneten vor mit einer Atmosphäre aus Wasserstoff.
Jetzt kommt ein kohliger Chondrit dahergerast, taucht in die Gashülle ein, erhitzt sich auf 3300 Grad C und verdampft. Der gasförimge Kohlenstoff verbindet sich mit dem Wasserstoff zu Kohlenwasserstoffen , darunter auch Methan.
@hwied: „Man stelle sich einen Gasplaneten vor mit einer Atmosphäre aus Wasserstoff.“
Es geht aber um einen 500km großen Felsbrocken, der mit einer dicken Eisschicht bedeckt ist.
FF
Super Einwand, der lässt den Schluss zu, dass Enceladus aus einem Massencrash stammt, Ein Gasplanet mit einerm Kern aus Stein und Wasser, wurde getroffen, dort entstand das Methan. Der Gasplanet wurde ein zweites Mal getroffen zerbrach in zwei kleinere Planeten und einem größeren Bruchstück, dem Enceladus. Ein andere Bruchstück ist Titan.
@hwied: Ich fürchte fast, es bringt nichts das zu sagen, aber: In der Astronomie hat man durchaus gute Vorstellung darüber, wie Planeten und ihre Monde entstehen. „Zerbrechende Gasplaneten“ (was auch immer das bedeuten soll), gehören nicht dazu. Die Entstehung von Eismonden wie Enceladus oder großen Objekten wie Titan sind keine ungelösten Fragen; da kann man sich durchaus informieren, wie das abgelaufen ist (https://en.wikipedia.org/wiki/Titan_(moon)#Formation) und muss nicht wild neue (und astronomisch eher zweifelhafte) Prozesse erfinden.
FF
Astronomie muss auch Spaß machen und Astronomie ist auch keine Religion, wo feststeht, was richtig und falsch ist. Danke für die Links. Das 19. Wort ist übrigens „believed“
Erinnere dich nur mal an die Zeit, wo man die Sonne für einen brennenden Kohlehaufen gehalten hat. Dagegen bin bin doch noch ein Anfänger.
Bei einem zerbrechenden Gasplaneten meine ich den massiven Gesteinskern der einen Teil seiner Gashülle mitreißt. Das Methan und das Wasser gefrieren im Raum sofort zu Methaneis. Und so ein Methaneisbrocken hat einen Gesteinsbrocken getroffen, der jetzt Enceladus heißt. Wenn ich das jetzt in English schreiben würde, dann würde die Glaubwürdigkeit erhöht (kleine Ironie).
@hwied: „Astronomie ist auch keine Religion, wo feststeht, was richtig und falsch ist.“
Ja. Aber es GIBT Dinge, von denen wir wissen, dass sie richtig sind. Und Dinge, von den wir wissen, dass sie falsch sind. Wer das ignoriert, betreibt keine Wissenschaft (egal ob auf englisch oder nicht).
Übrigens – Kometen* enstehen, wenn Astronomen sich die Haare raufen, wodurch diese dann tw. ausgehen, und dann von Sternen eingefangen werden …
* (und Glatzen)
Um mal eine Lanze für hwie zu brechen, da mag ja möglicherweise Unsinn sein, doch Methan entsteht nun einmal aus Wasserstoff und Kohlenstoff. Es braucht eine Aktivierungsenergie oder Zerfallsprozesse, damit Methan entsteht.
Die Lanze ist: selbst falsche Vorstellungen nutzen weil sie erklären, wie es nicht ist. Außerdem können die richtige Vorstellungen triggern. Die Vorstellungen über die Jupitermonde jedenfalls sind alles andere als belegt.
Was wir wissen, dass sind ein paar Zahlen, Spektren, seltsame Bahnkurven, indirekte Schlüsse auf einen Ozean, Wasserausstoß am Südpol (? wenn ich das richtig erinnere) usw. Wir basteln ein, zugegeben nicht schlecht begründetes, Bild daraus. Es könnte aber andere Erklärungen geben.
Doch zur Sache: Bei Titan kann ich „nachvollziehen“ (nicht wirklich!), wie es da zu Methan kommt. Doch bei Enceladus? Na ja, wenn die unmöglichste Vorstellung die letzte Möglichkeit ist, dann wird die wohl wahr sein. So unwahrscheinlich das auch ist, eine biologische Erklärung scheint mir am „plausibelsten“.
Nur, ich kann mir kaum Vorstellen, dass da ET pupst. Das wird irgend was vollkommen Anderes sein. Möglicherweise etwas, dass wir gar nicht mit Leben assoziieren können und trotzdem etwas damit zu tun hat.
Wenn das so wäre, dann ist für mich die interessanteste Frage: Hat dies Etwas, so es das gibt, eine DNA bzw. RNA? Die Antwort könnte unser Weltbild komplett verändern.
Na gut. Wir müssen irgendwie da hin.
Joachim
Danke du hast mein Selbstbewusstsein gestärkt.
Wichtig ist doch, dass wir uns Gedanken machen,
Aber ich verwahre mich dagegen, Phantasie und Unsinn gleichzusetzen. Dann wäre ja Kunst auch nur Unsinn.
Ich prophezeie mal, die Wirklichkeit toppt noch alle unserer Vorstellungen für die nächsten 1000 Jahre.
„Unsinn“ war ein rhetorisches Mittel, eine Übertreibung um eine Brücke zu bauen. Es war nicht gemeint, dass du dir diesen Schuh anziehen sollst. Ist breche doch keine Lanze für Spinner, die phantasielosen Unsinn erzählen 😉
Es gehört schon alleine eine ganze Menge Phantasie dazu, sich leben in „untermondischen“ Seen auf Jupitermonden vorzustellen. Die Wissenschaft macht das Selbe wie du. Allerdings hat sie den Vorteil der gesammelten Erkenntnisse und Messdaten gepaart mit kompetenter persönlicher wissenschaftlicher Zusammenarbeit. Alles was ich sagen könnte ist lange widerlegt, weil ich 1000 klugen Köpfen eben nichts mehr entgegen stellen kann. Trotzdem benenne ich mein Rechner nach Jupitermonden. Nur Titan ist zu heroisch. Das Teil hieß Titanic.
Aber warte mal ab, wenn ein Thema kommt, wo ich mich auskenne. Dann drehen wir den Schuh mal um 😉
Nein, nun ernsthaft, ich bin wirklich dankbar für die Unmenge kompetenter Information und die sinnvolle, immer bedenkenswerte Darstellung eigener Meinungen. Selbst dann, wenn die mal falsch sein sollten sind die unendlich wertvoll.
Lebensspuren auf Enceladus? (von Alderamin bei Alpha Cephei)
Passt zum Thema, falls jemand diesen Blog aus 2018 nicht mitbekommen hat.
Joachim,
was sich tatsächlich abgespielt hat, dem können wir uns annähern aus der Zusammensetzung der Gashüllen, welche chemische Reaktionen dort stattfinden, Die Reaktionen könnten aber auch anders verlaufen sein, weil wir nicht wissen welche Katalysatoren vorhanden waren oder noch sind. Bei Anwesenheit von Platin verlaufen Reaktionen anders.
Der Enceladus ist aber tatsächlich ein Rätsel.
@hwied,Enceladus hat nur kaum eine Gashülle, in der viel passieren könnte (gut ein wenig Wasserdampf).
Methan müsste aus dem Inneren kommen wo offensichtlich ein Energiequelle (Gezeitenkräfte, Kernaktivität?) ist. Ein weiterer Grund, dort mal nach „Leben“ oder anderen Ursachen zu suchen.
@stone1 danke für die Erinnerung an den guten Artikel (genau das was mir fehlte) und @Florian Freistetter dank für diese tolle Präsentation oben. Das muss auch mal gewürdigt werden.
Joachim,
Die Methanentstehung kann auch im Gestein ablaufen mit der Hilfe von Wasser, Kohlenstoff, einem Metall und einem geeigneten Katalysator. Wird etwas kompliziert. Die fehlende Energie ersetzt der Katalysator.
Für Nichtchemiker ist deshalb hier Schluss.
Ich verabschiede mich. bleibt gesund !
Termin verschoben, hier der Versuch einer Erklärung.
Methan auf Enceladus
Um beurteilen zu können wie es dorthin gekommen ist, oder direkt auf Enceladus entseht, muss man etwas ausholen.
1. Methan ist ein sehr reaktionsträger Stoff. Er wird flüssig bei – 164 Grad C und wird fest bei – 184 Grad C. Da Enceladus kälter ist als – 190 Grad C, dürfte er dort in fester Form vorkommen.
2. Methan kann entstehen als Bruchstück von Kohlenwasserstoffen, das wäre dann die biologische Herkunft, kann aber auch synthetisch hergestellt werden aus C und H.
Methan ist so stabil, dass man 1200 Grad C braucht um es zu spalten . Mit Nickel als Katalysator braucht man nur 800 Grad C.
3. Lange Zeit wurden die Kohlenwasserstoffe der organischen Chemie zugerechnet, weil man es für unmöglich hielt, Kohlenwasserstoffe künstlich herzustellen. Der erste, dem das gelang war Friedrich Wöhler, der Harnstoff synthetisch zu erzeugen. 1845.
4. Methan muss also nicht zwangsläufig ein Zeichen von biologischer Aktivität sein.
5. Jetzt geht es um den Kohlenstoff. Der nimmt eine Sonderstellung innerhalb der Elemente ein, er verbindet sich nicht nur mit anderen Elementen, sondern verbindet sich auch mit sich selbst und bildet sehr sehr lange Kettenmoleküle. Nur Silizium kann das auch. Die Verbindungen sind Atombindungen und damit sehr sehr stabil. Deshalb bildet Kohlenstoll mit Silizium neben den Metallen eine eigne Gruppe, die Kohlenstoff -Silizium- Gruppe heißt.
6. Der Wasserstoff scheint auf den ersten Blick einfach zu sein und doch ist er bis heute umstritten. Die einen sagen, Wasserstoff gehört zu den Metallen, die anderen sagen, Wasserstoff ist ein Gas und gehört zu den Halogenen. (nach A.W. Atkins)
7. Und diese beiden Zwitter bilden ein Molekül, das Methan heißt.
Also, jetzt zum Eingemachten. Kann Methan selbst entstehen. Ja, weil bei der Synthese Energie frei wird. Aber man braucht dazu eine Aktivierungsenergie.
Die Aktivierungsenergie kann herabgesetzt werden durch das Vorhandensein von Platin. Platin kann das H² Molekül aufspalten in zwei H Atome. Atomarer Wasserstoff ist sehr reaktionsfähig und greift so ziemlich alles an, was sich in seiner Nähe befindet, sogar sich selber und bildet sofort wieder ein H² Molekül. Kommt ein Kohlenstoffatom in seine Nähe, verbindet sich H mit C , und da C vier Bindungselektronen hat entsteht CH4.
Voraussetzung für diese Reaktion ist Platin. Das könnte mit einem Asteroiden auf Enceladus gelangt sein, genauso wie bei dem Einschlag des Meteors vor 60 Millionen Jahren auf der Erde.
Woher kommt jetzt der Wasserstoff. Der Kommt aus dem Wasser durch das Vorhandensein von Aluminium oder Magnesium. Magnesium kann z.B. einem Wassermolekül den Sauerstoff entreißen.
Mg + H²O ergibt MgO + H²
Diese Reaktion findet bei Zimmertemperatur axplosionsartig statt, bei Enceladus wahrscheinlich sehr sehr langsam aber wir haben ja Jahrmillionen Zeit.
Das war mal ein Versuch, wenn es nicht stimmt, dann übernimmt der Mitkommentator keine Haftung.
@hwied: also das war jetzt aber phantasielos 😉
„fast sogar“ wissenschaftlich 🙂 🙂 🙂
(„fast“ ist ein Scherz und eine Anspielung auf das Anspruchsdenken der Wissenschaftler).
Insbesondere der Tipp mit Magnesium (oder anderen Erdalkalimetallen) scheint mir plausibel im Vergleich zur „Bio-Theorie“. Allerdings gibt es auch so genügend Wasserstoff im All. Es mag im Detail ein wenig anders gelaufen sein, doch der Spin ist korrekt. Darauf würde ich wetten.
Schade. Kein Leben auf den Jupitermonden. Trotzdem, wer will da nicht mal genau nachschauen. Also ich definitiv.
Joachim
es geht auch phantasievoller vorallem dramatischer.
In einem anderen Sonnensystem, ich nenne sie jetzt Mothersun, hat sich die Sonne zu einem rote Riesen aufgebläht und dabei soviel Masse verloren, dass sie ihre äußeren Exoplaneten verloren hat. Einer dieser Exoplaneten hatte sogar Leben in der Form, wie wir hier auf der Erde kennen.
Dieser Exoplanet hat unseren Uranus gerammt aus einer Bahnkurve heraus, die senkrecht auf der Eclipse steht. Uranus hatte damals noch einen weiteren Mond, der ebenfalls eine Atmosphäre hatte. Die Atmosphären des Exoplaneten und des Uranusmondes vermischten sich und dabei nahm der Exuranusmond Kurs auf den Saturn. Die Bahn verlief so nah an Saturn vorbei, dass dieser dem Exsuranusmond die Gashülle samt Wasser entriss. Die Eisbrocken umkreisen seitdem den Saturn als Ring. Der Rest umkreist jetzt den Saturn als Enceladus. In seinem Gesteinskern vermutet man sogar Reste des Exoplaneten. Und das Methan stammt nicht aus natürlichen Quellen , sondern ist der Rest aus einem erloschenen Sonnensystem. Und jetzt kommt die Riesenüberraschung, wahrscheinlich ist unsere Erde der Exoplanet ! Wenn das Isotopenverhältnis von Enceladus mit dem der Erde überienstimmt, dann müssen wir die Geschichte neu schreiben.
Gibt es eigentlich eine Möglichkeit die Isotopenverhältnisse bei dem gebildeten Methan „aus der Ferne“ (oder eventuell auch bei einem Vorbeiflug im Saturnsystem) zu bestimmen?
Kleinere Veränderungen der spektroskopischen Eigenschaften von Molekülen je nach eingebautem Isotop gibt es ja, aber ob die detektierbar sind…
Nachtrag:
Ich denke mal den Meisten hier ist der Zusammenhang klar, aber…
In der Geochemie verwendet man Isotopenverhältnisse um zu bestimmen ob bestimmte Moleküle biochemisch oder „nur“ chemisch gebildet wurden. Ist aber schon da nicht immer eindeutig.
@Trottelreiner
Ich vermute, dass das Isotopenverhältnisse mit einem Massenspektrometer ermittelt wird. Da sollten die Teilchen schon im Massenspektrometer sein. Mit der Idee das Isotopenverhältnisse aus der Ferne zu bestimmen, sieht es also schlecht aus. 😉
Wenn ich Lust auf gut erklärte Wissenschaftsartikeln habe, dann lese ich den Florian Freistetter auf scienceblogs und wenn ich Lust auf Schwurbelei habe, dann in den Kommentaren darunter.
:)) (wobei ja, die meisten Kommentare sind eh super und erkenntnisreich, insofern bitte das Posting nicht allzu ernst nehmen 😉 )
@Trottelreiner
An welcher Spektroskopie denkst du da?
• NMR-Spektroskopie
• Massenspektrometrie
• IR-Spektroskopie
PS: Ob der Stefan uns beide meint? 🙂
[…] die ist dieses Angebot aber auch nicht gedacht, sondern für die, DIE es nutzen und mögen. Aber so wie bei meiner Story über Leben auf dem Saturnmond Enceladus, werde ich auch jetzt wieder die aktuelle Instagram-Story auch hier im Blog posten. Ich werde das […]
[…] die ist dieses Angebot aber auch nicht gedacht, sondern für die, DIE es nutzen und mögen. Aber so wie bei meiner Story über Leben auf dem Saturnmond Enceladus, werde ich auch jetzt wieder die aktuelle Instagram-Story auch hier im Blog posten. Ich werde das […]
[…] die ist dieses Angebot aber auch nicht gedacht, sondern für die, DIE es nutzen und mögen. Aber so wie bei meiner Story über Leben auf dem Saturnmond Enceladus, werde ich auch jetzt wieder die aktuelle Instagram-Story auch hier im Blog posten. Ich werde das […]
[…] die ist dieses Angebot aber auch nicht gedacht, sondern für die, DIE es nutzen und mögen. Aber so wie bei meiner Story über Leben auf dem Saturnmond Enceladus, werde ich auch jetzt wieder die aktuelle Instagram-Story auch hier im Blog posten. Ich werde das […]
[…] die ist dieses Angebot aber auch nicht gedacht, sondern für die, DIE es nutzen und mögen. Aber so wie bei meiner Story über Leben auf dem Saturnmond Enceladus, werde ich auch jetzt wieder die aktuelle Instagram-Story auch hier im Blog posten. Ich werde das […]
[…] die ist dieses Angebot aber auch nicht gedacht, sondern für die, DIE es nutzen und mögen. Aber so wie bei meiner Story über Leben auf dem Saturnmond Enceladus, werde ich auch jetzt wieder die aktuelle Instagram-Story auch hier im Blog posten. Ich werde das […]
[…] die ist dieses Angebot aber auch nicht gedacht, sondern für die, DIE es nutzen und mögen. Aber so wie bei meiner Story über Leben auf dem Saturnmond Enceladus, werde ich auch jetzt wieder die aktuelle Instagram-Story auch hier im Blog posten. Ich werde das […]
[…] die ist dieses Angebot aber auch nicht gedacht, sondern für die, DIE es nutzen und mögen. Aber so wie bei meiner Story über Leben auf dem Saturnmond Enceladus, werde ich auch jetzt wieder die aktuelle Instagram-Story auch hier im Blog posten. Ich werde das […]