Wunderwerk Erde

Solange man Träume noch leben kann. Das ätherische Leuchten grüner Polarlichter hüllt den Bogen der Milchstraße über den Neuseeländischen Alpen in ein bezauberndes Licht. Dunkel zeichnen sich dünne Schleierwolken gegen den Nachthimmel ab, während die tief verschneiten Gipfel mit Mount Cook und Mount Tasman im Licht des aufgehenden Mondes leuchten. Im Zenit erstrahlt das berühmte Kreuz des Südens und bildet einen starken Kontrast zur benachbarten Dunkelwolke des Kohlensacks.

Während einer Nacht in der Wildnis habe ich viel Zeit, mich ganz dem Eindruck der Tiefen des Alls und meiner Gegenwart in der Natur hinzugeben. Bei Neumond leuchten die Sterne fernab jeder Stadt- und Straßenbeleuchtung so hell, dass man die feinen Details der Milchstraße klar und deutlich mit dem bloßen Auge erkennen kann. Ich atme die kalte Luft und lausche den Geräuschen der Tierwelt um mich herum. Manchmal begegnet man ihr dabei auch. Plötzlich in der nächtlichen Wildnis vor einem Puma oder Grizzly zu stehen, lehrt mich tiefen Respekt und Demut. Ich bin zu Gast in ihrem Zuhause, und jedes Mal ist da diese stille Kommunikation, wie eine unausgesprochene Frage, ob ich willkommen oder zumindest geduldet bin. Solch bewegende Erfahrungen vertiefen den überwältigenden Eindruck, den die Schönheit der Erde und die Pracht des Sternhimmels auf mich ausüben. In diesen Momenten wird mir bewusst, wie klein ich bin, nicht größer oder bedeutender als jedes Sandkorn, und ebenso, dass ich ein Teil des Ganzen bin. Der Aufenthalt in der Natur erdet mich und rückt meine Perspektive auf das Wesentliche mit aller Macht gerade. Der Alltag, in dem wir abgeschnitten von der Natur mit all seiner Hektik leben, rückt dann in weite Ferne, wirkt unbedeutend und manchmal sogar falsch.

Der Anblick des Sternhimmels weckte in mir schon immer Fragen, und vielleicht geht es Ihnen ganz ähnlich. Was macht uns zu dem, was wir sind? Woher stammen all die Bausteine, die uns zu neugieriger Materie mit Bewusstsein formen? Was ist das Wesen dieser Bausteine? Und woraus wiederum bestehen diese Bausteine, aus denen sich das Universum, unser Planet und wir uns zusammensetzen? Antworten auf diese und viele weitere Fragen bekommen wir, wenn wir uns das ganz Kleine und das ganz Große anschauen, uns einerseits die Lupenbrille eines Rastertunnelmikroskops aufsetzen und andererseits unseren Blick mit einem Teleskop in die unendlichen Tiefen des Alls richten.

WILLKOMMEN AN BORD DES RAUMSCHIFFS ERDE

Ich lade Sie ein auf eine kosmische Reise der Superlative, bei der sich Ihr Weltbild schnell auf den Kopf stellt. Dafür müssen Sie nicht einmal vom Sofa aufstehen, denn während Sie diese Zeilen lesen, rast der Planet mit Ihnen durchs All. Allein aufgrund der Erdrotation bewegt sich Ihr Sofa, auf dem Sie jetzt vielleicht gerade ruhig und gemütlich sitzen, mit mehr als 1000 km/h auf seiner täglichen Kreisbahn. Das ist schneller, als ein Jumbojet fliegen kann. Wer schon einmal auf der Autobahn die Hand aus dem Fenster gehalten hat, kann sich ungefähr vorstellen, welchen Luftwiderstand das erzeugen muss. Doch weshalb bemerken wir davon nichts? Der Grund liegt darin, dass sich die Erde mitsamt der Atmosphäre dreht. Dennoch können wir diese rasante Bewegung sehen, nämlich in der Drehung des nächtlichen Sternhimmels, der Wanderung des Mondes und dem Auf- und Untergang der Sonne. Zusätzlich zu dieser Rotation rasen wir, auf unserem jährlichen Weg um die Sonne, mit etwa 108 000 km/h durchs All. Der schnellste bemannte Raumflug brachte es gerade einmal auf 40 000 km/h.

Aber noch weiteren Rotationen sind wir unaufhaltsam und von uns unbemerkt ausgesetzt. Wir umrunden als Teil des gesamten Sonnensystems das galaktische Zentrum der Milchstraße und dies dauert beeindruckende 240 Millionen Jahre. Die Erde hat dieses Zentrum seit ihrer Entstehung erst knapp neunzehnmal umrundet und beim letzten Galaxiesilvester waren die allerersten Dinosaurier die Partygäste. Diese Rotation katapultiert uns auf schwindelerregende 800 000 km/h. Und die Fahrt wird noch wilder, denn unsere Milchstraßengalaxie umrundet wiederum einen tief im All gelegenen Galaxiesuperhaufen mit über 2 Millionen Kilometern pro Stunde. Zudem expandiert der gesamte Kosmos, wodurch sich alles, was sich im Universum befindet, pausenlos voneinander entfernt. All diese Bewegungen überlagern sich, was dazu führt, dass Sie sich niemals wieder an dem Ort aufhalten werden, an dem Sie waren, als Sie dieses Kapitel zu lesen begonnen haben. Aus diesem Blickwinkel betrachtet sind wir alle Astronauten auf unserem Raumschiff Erde. Angesichts solcher Zahlen verlieren wir aber schnell jede Vorstellung davon, was da eigentlich passiert. Deswegen fühlen wir uns meist viel behaglicher mit der Annahme, dass unser Sofa unbeweglich an Ort und Stelle verharrt.

Zudem ist der Blick hinauf in den nächtlichen Sternenhimmel die ultimative Form der Zeitreise. Die Entfernung der Sterne von uns ist so enorm, dass die Astrophysiker das Lichtjahr erfanden, um diese überwältigende Größe auszudrücken. Das Lichtjahr bezeichnet die Entfernung, die Licht in einem Jahr zurücklegen kann, und entspricht 10 Billionen Kilometern, das ist eine Zahl mit dreizehn Nullen! Die hellsten Sterne am Himmel sind zwischen 4 und 2600 solcher Lichtjahre entfernt; das galaktische Zentrum unserer Milchstraße im Sternbild Schütze liegt etwa 26 000 Lichtjahre weit weg. Folglich sind alle Sterne und Sternbilder, die wir am Nachthimmel sehen, eine Momentaufnahme der Zeit, als das Licht diese Sterne verließ. Seitdem war es auf seiner einsamen Reise durch die Tiefen des Alls, bis zu dem Augenblick, in dem es in unsere Augen fiel. Wir können sogar Objekte jenseits unserer eigenen Galaxie mit dem bloßen Auge sehen, beispielsweise die 2,5 Millionen Lichtjahre entfernte Andromedagalaxie. Was wir am Nachthimmel erblicken, ist fossiles Licht. Niemand weiß, wie viele dieser Sterne, die uns so vertraut am Himmel stehen, in der Zwischenzeit erloschen oder explodiert, wie viele seitdem neu entstanden sind und wie der Sternhimmel aktuell tatsächlich aussieht. Unternehmen wir ein kurzes, spannendes Gedankenexperiment und drehen den Blickwinkel einmal um. Erst dann wird uns so richtig bewusst, weshalb der Blick in den Sternhimmel eine Zeitreise ist. Nehmen wir an, eine sehr fortschrittliche Zivilisation betrachtet heute Nacht mit unvorstellbar hochauflösenden Teleskopen unsere Erde. Sagen wir ferner, ihr Heimatplanet befindet sich zufällig im Abstand von 65 Millionen Lichtjahren von der Erde. Was würden diese Außerirdischen heute Nacht zu sehen bekommen? Sie sähen, wie die Dinosaurier in den Himmel starren und wie ein riesiger Asteroid in die Erdatmosphäre eintaucht. Sie wären live dabei, wie die Dinosaurier untergehen. Und sie hätten keinerlei Ahnung von unserer Existenz, denn das Licht, das die Informationen von der Erde trägt - in dem einen Fall von den Dinosauriern, in dem anderen von uns -, benötigt bis zu ihrem Planeten 65 Millionen Jahre.

Was ist eigentlich das Licht, das unsere Welt erhellt, und woraus besteht es? Woraus besteht unsere Erde und woraus wir selbst? Unter dem Bogen der Milchstraße stehend wurde mir klar, dass wir etwas so Großes und Komplexes wie unseren Planeten nur verstehen können, wenn wir den Blick auch auf etwas unvorstellbar Kleines richten. Etwas, das sich vollständig unserer Alltagswelt und Logik entzieht. Etwas, das uns in die Welt der Quantenphysik entführt, in der so ziemlich alles seltsam, fremd, unlogisch und sogar widersprüchlich erscheint. Tatsächlich gäbe es ohne diese skurrile Quantenwelt weder Sterne noch Planeten, und damit natürlich auch uns nicht. Willkommen in der faszinierenden Welt der Atome!

DIE SKURRILE WELT DER ATOME

Atome besitzen Eigenschaften, die Generationen von Wissenschaftlern an ihrem eigenen Verstand haben zweifeln lassen. Atome sind sogar fantastischer, als es sich Science-Fiction-Autoren je hätten ausdenken können. Doch keine Angst, es ist nicht meine Absicht, Sie auf den nächsten Seiten in die Tiefen der Quanten- und Atomphysik zu entführen. Stattdessen möchte ich die wesentlichen Zusammenhänge darstellen, die für unseren Planeten und unsere eigene Existenz von immenser Bedeutung sind. Sie gewähren einen tiefen Einblick darin, wie unsere Welt wirklich aufgebaut ist und wie sie funktioniert.

Wir sind im wahrsten Sinne des Wortes Sternenstaub, und die Schönheit der Erde besteht zu 100 Prozent aus Atomen. Sie weben unsere kosmische Verbindung zurück bis zum Urknall und bis in die Sterne. Sie verknüpfen die unendlichen Tiefen des Alls mit ihrer submikroskopischen Welt und unserem Alltag. Kurz, sie stellen das fundamentale Wesen der Natur dar. Deswegen beginnt die Biografie der Erde bei den Atomen und den Sternen, also schon bei ihrer Zeugung und nicht erst bei ihrer Geburt.

Viele von uns beschleicht unwillkürlich ein Unbehagen, wenn von Atomen die Rede ist. Unangenehme Erinnerungen an den Chemie- und Physikunterricht stellen sich dann ein oder wir denken an Atomkraftwerke, Atomraketen und radioaktive Strahlung. Bitte einmal tief ein- und ausatmen und entspannen! Dass dem Wort »Atom« in unserer Alltagswelt oft etwas Negatives anhaftet, sollte uns nicht irritieren. Atome sind die Grundbausteine der Materie. Alle Galaxien mit ihren ungezählten Sternen bestehen aus Atomen und aus ihnen wurde unser Planet - und wir selbst, denn wir alle, Sie und ich, sind neugierig gewordene Ansammlungen von Atomen, die Bewusstsein erlangt haben.

Atome sind extrem stabil und so unglaublich langlebig, dass sie, einmal entstanden, quasi ewig existieren. Sie sind sozusagen die Legosteine der Natur. Denn wie diese werden sie im Kreislauf der...