Kam das Leben aus dem All? Wann und Wo entstehen Sterne und
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Kam das Leben aus dem All? ● Wann und Wo entstehen Sterne und Planeten? ● Außerirdisches Leben? ● Wie entstehen Planeten? ● Leben auf der Erde ● Komplexe Moleküle im Weltall Stephan Schlemmer, I. Physikalisches Institut Köln Entstehung der Erde und des Lebens? Die Schöpfung der Sonne und des Mondes Wann und Wo entstehen Sterne und Planeten? Kosmologische Entwicklung: Zeitskalen Kosmologische Entwicklung: Zeitskalen Sterne und Planeten gibt es seit 13 Milliarden Jahren Wo entstehen Sterne und Planeten? Wie entstehen Sterne und Planeten? Himmel über Köln 01.02.2006 / 20 Uhr Himmel über Köln ORION Himmel über Köln Beteigeuze Rigel δ 34 Ori (Mintaka) ε 46 Ori (Anilam) ζ 50 Ori (Alnitak) δ 34 Ori (Mintaka) ε 46 Ori (Anilam) ζ 50 Ori (Alnitak) M42 Orion Nebula M42 Orion Nebula Lebenszyklus der Sterne 10 000 AU 3 Mio a t=0 100 AU 500 AU 100 000 a 100 Mio a Adlernebel Adlernebel Schockausflüsse aus Sternenscheibe Kurz vor der Sternentstehung im Orionnebel Junger Stern mit Akkretionsscheibe Kurz nach der Sternentstehung Sterne und Planeten entstehen in < 1 Milliarde Jahren Lebenszyklus der Sterne Nicht nur das ist Leben! www.kuh-online.de Was ist Leben? Essentielle Eigenschaften des Lebens • Stoffwechsel • Fortpflanzung • Mutationen Teilfunktionen des Lebens • • • • Fortbewegung Reizempfinden Vererbung Regulation Komplexes Leben • Mehrzeller Entwicklung der Erde und des Lebens Sehr kurz Sehr lang Entstehung primitiven Lebens in << 1 Milliarde Jahren Entstehung komplexen Lebens in ~ 4 Milliarden Jahren Abiogenese 1. abiotische Synthese und Anhäufung einfacher organischer Moleküle: Aminosäuren und Nukleotide 2. Verknüpfung zu polymeren Makromolekülen Proteine und Nukleinsäure 3. Strukturierung zu organell- und zellähnlichen Einheiten 4. Bildung von Protobionten, die komplexe Moleküle replizieren können und daraus Vererbungsmechanismus entwickeln Miller–Urey experiment (1953) Reaktanten: Wasser, Methan, Ammoniak, Wasserstoff 10–15% des Kohlenstoffs bilden organische Moleküle 2 % des Kohlenstoffs bildet Aminosäuren Entstehung der Bausteine des Lebens im Labor in einigen Wochen Entstehung organischer Bausteine oder primitiven Lebens im interstellaren Raum möglich? Periodensystem The Astronomer's Periodic Tableder Astronomie Kosmische Häufigkeit einiger Elemente H He C Mg Si Fe N O Ne S Ar Element Abundance hydrogen (H) helium oxygen carbon neon nitrogen magnesium Silcon Sulfur 1.000.000 80.147 739 445 138 91 40 37 19 Physik und Chemie des Interstellaren Mediums Temperatur = 10 K Dichte = 104 cm-3 Staub und Eis Gibb, Whittet et al. 2000 ISO, Spitzer Eis Staub UV Interstellares Eis: Reaktionsnetzwerk Infrarot-Spektroskopie im Labor Lichtquelle gas Gas analyse Absorption gas Nachweis Nachweis Infrarot-Spektroskopie im Labor FTIR Spektrometer Lichtquelle Probe (nicht gezeigt) Nachweis Experiment: Hydrierung von reinem CO Eis RAIR Spektrum, 5 ML, Tsurf = 15 K, H Fluß 8x1013 cm-2 s-1 time → Reaktionsraten und Ausbeuten Fuchs et al. (submitted) Fuchs et al. Auf den Spuren organischer Materie Äthylformiat (2009) IRAM 30m Telescop n-Propylzyanid (2009) NH2CH2CN Amino Acetonitril (2008) Auf den Spuren organischer Materie Bestandteil des Aromas vieler Früchte, wie etwa der Himbeere, ist Äthylformiat Äthylformiat C2H5OCHO Kam das Leben aus dem All? Murchison Meteorit Murchison (1969) Nahe Melbourne, West Australien Kohlenstoffhaltiger Chondrite 10-12% Wasser 92 Aminosäuren Ähnlich zu Miller-Urey Experiment Präbiotische Chemie im Weltall ALH84001 Wie kam das Wasser auf die Erde? 10 K 1000 K Kam das Leben aus dem All? ● Sterne und Planeten entstehen aus interstellaren Wolken ● Komplexe Moleküle entstehen auf Staub ● Wasser stammt von Meteoriten
