Mein Buch: Astrobiologie

Eine kleine Leseprobe

Ausführliches Inhaltsverzeichnis

Vorwort

1 Was ist „Astrobiologie“?

2 Was ist und wie funktioniert „Leben“?

  2.1    Grundlegende Eigenschaften lebender molekularer Systeme

  2.1.1 Die acht Säulen des Lebens
  2.1.2 Definitionen des Begriffs „Leben“

  2.2    Mögliche Grundlagenelemente des Lebens

  2.2.1 Kohlenstoff
  2.2.2 Silizium
  2.2.3 Bor, Stickstoff, Phosphor, Schwefel und Germanium

  2.3    Wasser als universelles Lösungsmittel

  2.3.1 Das Wassermolekül
  2.3.2 Wasserstoffbrückenbindungen und Wassercluster
  2.3.3 Eigenschaften von Wasser
  2.3.4 Alternativen zu Wasser als biologisches Lösungsmittel

  2.4    Energiequellen des Lebens

  2.4.1 Energie und Entropie
  2.4.2 Anabolismus und Katabolismus
  2.4.3 Astrobiologische Implikationen

  2.5    Moleküle des Lebens

  2.5.1 Polysaccharide
  2.5.2 Lipide
  2.5.3 Peptide und Proteine
  2.5.4 DNA und RNA

  2.6    Information und Leben

  2.7    Die minimalistische Zelle

  2.7.1 Grundlegender Aufbau einer primitiven lebenden Zelle
  2.7.2 Rezente minimalistische Lebensformen auf der Erde
  2.7.3 Last Universal Common Ancestor

  2.8    Selbstorganisation und Evolution

  2.8.1 Selbstorganisation
  2.8.2 Evolution

  2.9    Grenzen des Lebens

  2.9.1 Extremophile
  2.9.2 Astrobiologische Implikationen der Extremophile

3 Wie entsteht Leben? – das Rätsel der Abiogenese

  3.1    Das Paradigma der „Ursuppe“ und ihre Zutaten

  3.2    Astrochemie – Moleküle im All

  3.2.1 Interstellares Medium
  3.2.2 Molekülwolken in der Milchstraße
  3.2.3 Physikalische Bedingungen und chemische Reaktionen im ISM
  3.2.4 Spektroskopischer Nachweis von interstellaren Molekülen
  3.2.5 Moleküle in Kometenkernen und primitiven Meteoriten

  3.3    Das Miller-Urey-Experiment

  3.3.1 Versuchsaufbau
  3.3.2 Die „Miller-Urey-Ursuppe“
  3.3.3 Gehalt an organischen Stoffen

  3.4    Hydrothermale Quellen und organische Moleküle

  3.5    Der Planet Erde im Hadaikum und frühen Archaikum

  3.5.1 Die Entstehung der Erde
  3.5.2 Akkretions- und erste Aufschmelzphase
  3.5.3 Mondimpakt
  3.5.4 Entstehung der ersten Erdkruste
  3.5.5 Entstehung der Ozeane
  3.5.6 Die erste sekundäre Erdatmosphäre
  3.5.7 Das Zeitalter des „Letzten Großen Bombardements“
  3.5.8 Einsetzen der Plattentektonik
  3.5.9 Anlaufen des „Geodynamos“
  3.5.10 Das Paradoxon der schwachen jungen Sonne

  3.6    Abiogenese

  3.6.1 Wo und wann entstand das Leben auf der Erde?
  3.6.2 Die chemische Evolution als schrittweiser Prozess
  3.6.3 Grundlegende Voraussetzungen und Schrittfolgen für die Abiogenese
  3.6.4 Denkbare Szenarien der Abiogenese
  3.6.5 Von der RNA-Welt zur Welt der Proteine
  3.6.6 Astrobiologische Implikationen

4 Kosmische Voraussetzungen für Leben – die Habitabilität ferner Welten

  4.1    Der Begriff der Habitabilität

  4.1.1 Muttersterne
  4.1.2 Die Leuchtkraft eines Sterns bestimmt die Gleichgewichtstemperatur eines Planeten
  4.1.3 Die Masse eines Planeten legt die mögliche Mächtigkeit einer Gashülle fest
  4.1.4 Bahnstabilität
  4.1.5 Meteoritenflussrate
  4.1.6 Thermische Entwicklung eines Planeten
  4.1.7 Achsenstabilität und Klima
  4.1.8 Tidal locking
  4.1.9 Habitabilität und Verfügbarkeit von Energiequellen

  4.2    Habitable Zonen

  4.2.1 Die galaktische habitable Zone
  4.2.2 Zirkumplanetare habitable Zonen – Habitabilität von Exomonden
  4.2.3 Zirkumstellare habitable Zonen

  4.3    Habitabilität und kosmische Katastrophen

  4.3.1 Hausgemachte Katastrophen
  4.3.2 Katastrophen mit Ursachen im Planetensystem
  4.3.3 Von Objekten außerhalb des Planetensystems verursachte Katastrophen
  4.3.4 Astrobiologische Implikationen kosmischer Katastrophen

5 Leben im Sonnensystem und darüber hinaus

  5.1    Mögliche Nischen des Lebens im Sonnensystem

  5.1.1 NASA und Mars – Follow the water…
  5.1.2 Eismonde im äußeren Sonnensystem
  5.1.3 Astrobiologische Implikationen für extraterrestrisches Leben im Sonnensystem

  5.2    Habitable extrasolare Planeten

  5.2.1 Beispiele für Exoplaneten in habitablen Zonen
  5.2.2 Abschätzung der Zahl potenziell habitabler Planeten im Milchstraßensystem
  5.2.3 Biomarker in den Atmosphären von Exoplaneten

6 SETI – die Suche nach außerirdischen Zivilisationen

Literatur
Index