Der Uhrmacher unter den Astronomen

Kevin Heng ist Professor für Astronomie und Planetenphysik an der Uni Bern. In der Atmosphäre von Exoplaneten sucht er nach Merkmalen biologischer Aktivität.

«Gott würde uns veräppeln, wenn es nur auf der Erde Leben gäbe», sagt Kevin Heng. Foto: Franziska Rothenbühler

«Gott würde uns veräppeln, wenn es nur auf der Erde Leben gäbe», sagt Kevin Heng. Foto: Franziska Rothenbühler

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Sind wir allein im weiten Kosmos? Diese Frage beschäftigt die Menschheit seit Jahrtausenden. Doch während derartige Betrachtungen bisher weitestgehend im Reich der Spekulation angesiedelt waren, hat sich die Suche nach Lebensspuren im Weltall zu einer präzisen Wissenschaft entwickelt. Rund 3500 Exoplaneten, die um ferne Sonnen kreisen, wurden bereits entdeckt. Mehr als 40 von ihnen befinden sich in der «bewohnbaren Zone», wo flüssiges Wasser vorhanden sein könnte und Leben theoretisch möglich wäre. Forschergruppen rund um den Globus sind in Lauerstellung, um mit künftigen Teleskopen den ersten Hinweis auf biologische Aktivität im Weltall zu entdecken.

Auch Kevin Heng, Direktor des Center for Space and Habitability (CSH) an der Universität Bern, sucht nach ausserirdischem Leben. Sein Spezial­gebiet ist die Atmosphäre von Exoplaneten. Denn dort sollte Leben, sofern vorhanden, eine feine Spur hinterlassen, eine sogenannte Biosignatur. «Wir betrachten uns als diejenigen, die beim Studium der Atmosphäre von Exoplaneten weltweit den sorgfältigsten Job machen», sagt Heng. In dem Sinne ist Heng der Schweizer Uhrmacher unter den Exoplaneten-Forschern. Er versucht, im feinen Klicken und Wackeln des atmosphärischen Uhrwerks Hinweise auf Leben zu erhaschen. Oder dieses auszuschliessen.

Der 39-jährige Professor bittet in sein Büro, setzt sich erst auf einen Klappstuhl, dann auf das gemütliche schwarze Sofa. Heng hat früher selbst als Journalist gearbeitet und kennt solche Interviewsituationen – nun jedoch sitzt er auf der anderen Seite des Mikrofons. Noch heute schreibt er populärwissenschaftliche Artikel für den «American Scientist».

Lichtspektrum der Exoplaneten

Direkt fotografieren lässt sich die Atmosphäre der Exoplaneten natürlich nicht. Dafür sind diese Himmelskörper viel zu weit weg. Was Teleskope indes messen können, ist Licht des Muttersterns, das durch die Atmosphäre eines Exoplaneten leicht verändert wird. «Astronomen sind sehr gut darin, die Farben des Lichts, das sogenannte Spektrum, von diesen Planeten zu messen und zu analysieren», sagt Heng.

Das ist allerdings erst die halbe Miete. Die Moleküle in der Atmosphäre hinterlassen ein komplexes Muster im Lichtspektrum, eine Art zahlreiche überlagerte Fingerabdrücke. Daher ist es äusserst schwierig, aus dem gemessenen Lichtspektrum die Zusammensetzung der Atmosphäre abzuleiten. Finden sich Wasserdampf, Sauerstoff, Ozon und wenn ja, in welcher Konzentration? «Selbst mit dem Computer lässt sich das Problem nicht perfekt lösen», sagt Heng. «Schliesslich wollen wir die Antwort nicht erst nach Jahren, sondern vielleicht innerhalb einer Woche.»

«Unter allen Ländern, in denen ich lebte, ist die Schweiz das beste.»

Kürzlich hat Heng einen Weg gefunden, die Atmosphärengase weit effizienter zu bestimmen: mithilfe von künstlicher Intelligenz. Diese kann abstrakte Muster gut erkennen, die dem Menschen verborgen bleiben. Heng tat sich mit Ärzten zusammen, die künstliche Intelligenz nutzen, um Krebsgeschwüre in Röntgenbildern zu identifizieren. Dann hat er die Methode für die Analyse des Lichtspektrums adaptiert.

Doch bei der Interpretation der Resultate lauern Fallstricke. Gemeinhin gelten Sauerstoff und Ozon als starke Hinweise auf Leben. «Es gibt aber andere Möglichkeiten, diese zu erklären», sagt Heng. Wenn etwa Wasserdampf in der Atmosphäre durch ultraviolette Strahlung aufgespalten wird, entstehen Sauerstoff, Ozon und Wasserstoff. «Auch das sieht auf den ersten Blick aus wie Spuren von Leben, wäre aber ein rein chemischer Prozess.» Auch geologische Vorgänge können biologische Aktivität vortäuschen. «Man muss eine richtige Detektivarbeit machen.»

Heng stammt aus Singapur. Sein Grossvater floh dorthin aus China, um bitterer Armut zu entkommen. Er war Analphabet und wurde Metzger. Wegen der mangelnden Bildung der Grosseltern wurde Schulunterricht in der Familie sehr hochgehalten. Hengs Vater sei brillant gewesen. Doch die Familie konnte es sich nicht leisten, ihn an die Universität zu schicken. Er wurde Mathelehrer an einer Mittelschule. Die Mutter arbeitet als Labortechnikerin. Beide haben Heng geprägt. In puncto Mathematik der Vater, im Chemielabor der Mutter spielte Heng mit Säuren. Heute ist er ein mathematisch begnadeter Atmosphärenchemiker.

Sieben Planeten umkreisen den Stern Trappist-1.

Die Schule hatte er jedoch gehasst. «Ich war ein entsetzlicher Schüler, habe in der Schule nicht aufgepasst, bekam immer Ärger, bin in der Oberstufe beinahe von der Schule geflogen», sagt Heng. Der zweieinhalbjährige Militärdienst gab ihm Zeit, nachzudenken. Sein Bubentraum, Astronaut zu werden, platzte schnell. Stattdessen studierte er Physik an der National University of Singapore, später an der University of Colorado in Boulder. In einer Ecke seines Büros steht ein Snowboard. In Boulder lernte er nicht nur die Astrophysik zu beherrschen, sondern auch das Board. Er ist ein sportlicher Typ, geht jeden Morgen in den eigenen Fitnessraum.

Weitere wichtige Stationen seiner Laufbahn sind das Institute for Advanced Study in Princeton und die ETH Zürich. 2013 kam er an die Uni Bern. Den Schreibtisch hat er teils mit einer weiss-blauen Rautenflagge bedeckt – seine Frau stammt aus Bayern. Mit ihr hat er einen zweijährigen Sohn. Heng ist sehr froh, hier zu sein. «Singapur war für mich immer zu heiss, um nachzudenken. Das Wetter in der Schweiz ist fantastisch. Unter allen Ländern, in denen ich gelebt habe, ist die Schweiz das beste.»

Umfassendes Modell der Atmosphäre

Kürzlich erhielt er zwei Millionen Euro Fördergeld vom Europäischen Forschungsrat. Damit möchte er seine Forschergruppe erweitern: um einen Atmosphärenchemiker, wie er selbst einer ist, um einen Astrobiologen und um einen Geochemiker. Mit vereinten Kräften wollen die Forscher ein ­Modell entwickeln, das die Atmosphäre und den Kohlenstoffzyklus eines Exoplaneten umfassend beschreibt. Damit sollte sich dann untersuchen ­lassen, wie eindeutig die aus den Lichtspektren ­abgeleiteten Biosignaturen tatsächlich sind.

Wird es je möglich sein, Leben auf fernen Planeten mit hundertprozentiger Sicherheit zu identifizieren? «Das ist eine schwierige Frage, die derzeit mein Denken prägt. Ich habe aber keine Antwort darauf, noch nicht», sagt Heng. Wahrscheinlich wird den Exoplaneten dereinst ein Label angehängt: Auf diesem Exoplaneten spielen sich mit 30 Prozent Wahrscheinlichkeit biologische Prozesse ab, auf jenem mit 80 Prozent.

Heng ist überzeugt, dass es da draussen Leben gibt. «Ich bin nicht religiös», sagt er. «Aber wenn da ein Gott wäre, dann würde er uns ganz schön veräppeln, wenn es nur auf der Erde Leben gäbe. Denn Planeten und Sterne gibt es wie Sand am Meer. Es ist für mich unvorstellbar, dass die Erde der einzige belebte Ort im ganzen Universum ist.»

Erstellt: 02.03.2018, 17:20 Uhr

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