Vorbereitungen für eine neue Ära der Weltraumforschung

Als Astronaut bin ich es gewohnt, meine Augen und Ohren Forschenden zu leihen, die selbst nicht ins All fliegen können. Bei den mehr als 600 wissenschaftlichen Experimenten, die während meiner beiden Missionen auf der Internationalen Raumstation durchgeführt wurden, musste ich mich in verschiedenste Wissenschaftsbereiche einarbeiten, und das hat meine Sichtweise auf viele von ihnen verändert.

In einigen Fällen habe ich mich vorher wochenlang gemeinsam mit führenden Wissenschaftler*innen vorbereitet, um sicherzustellen, dass sie die besten Daten aus ihren Experimenten im Weltraum erhalten. Während ich in der Erdumlaufbahn war, verfolgten die Wissenschaftsteams auf der Erde meine Arbeit 400 km über ihren Köpfen dank einer Live-Übertragung, so hatten sie schnellen Zugriff auf ihre Daten – und wenn ich eine Frage hatte, bekam ich innerhalb von Sekunden oder Minuten eine Antwort.

Von Menschen und Robotern

Wenn wir auf dem Mond landen, werden die Dinge ein wenig anders liegen. Wir müssen nicht nur die Augen der Forschenden sein, sondern auch selbst Wissenschaftler*in sein, oder zumindest sehr effiziente „geologische Sensoren“ in einer noch unbekannten Mondumgebung.

Das liegt daran, dass es Dinge gibt, die nur das menschliche Auge zusammen mit menschlichem Verstand erfassen kann - darum erforschen wir sie mit astronautischen Missionen. Wenn man sich selbst an einen Ort begibt, nimmt man seine Umgebung auf intensivere Art und Weise wahr, als wenn man sie nur auf einem Bildschirm sieht. Man kann sie tatsächlich spüren.

Wir schicken Rover auf den Mond und den Mars, um eine Fülle fantastischer Bilder und wissenschaftlicher Daten zu sammeln. Das ist wichtig für das grundlegende Verständnis unserer kosmischen Umgebung. Aber Planetenforscher*innen sagen uns, dass sie sich trotz all dieser erfolgreichen robotischen Missionen darauf freuen, dass Menschen die Oberflächen von Mond und Mars erforschen. Weil wir Menschen die Intuition und die Fähigkeit haben, unsere Umgebung viel besser und spontaner zu erfassen als jeder Rover es kann.

Dreidimensionale und zusammengesetzte Bilder, die von den Rovern aufgenommen werden, sind natürlich großartig. Auch ich habe mehrere Stunden damit verbracht, in einer virtuellen Umgebung den Mond und den Mars zu erkunden, was mir eine sehr gute Vorstellung davon vermittelte, wie es dort oben sein wird. Außerdem hilft es Planetenforscher*innen, die Umgebung besser zu verstehen als nur anhand von Fotos. Aber leider bringt uns auch Virtuelle Realität ab einem bestimmten Punkt nicht mehr weiter.

Ich habe den international anerkannten Experten Dr. Nicolas Mangold, PANGAEA-Dozent für die Sedimentgeologie des Mars, gefragt, ob wir den Roten Planeten allein mit Rovern erforschen könnten. Er kennt die Rover-Missionen Curiosity und Perseverance praktisch auswendig, darum hat mich seine Antwort überrascht. Nicolas wünscht sich, dass bald Menschen zum Mars fliegen, weil er überzeugt davon ist, dass wir dort effizienter, spontaner und intuitiver Wissenschaft betreiben können als Maschinen. Und viel schneller. Wir Menschen erfassen und lösen Probleme anders als Maschinen es tun. Erst Rover und Astronaut*innen, die im Tandem arbeiten, können uns daher das notwendige Gesamtbild vermitteln. Nachdem ich ein Jahr im Weltraum gelebt und gearbeitet habe, kann ich dem nur zustimmen.

Über die Unterschiede zwischen menschlicher und robotergestützter Exploration bei der Suche nach Leben auf anderen Planeten habe ich auch mit Prof. Charles Cockell, dem Astrobiologie-Dozenten von PANGAEA und einem der führenden Astrobiologen Europas, gesprochen. Er fügt hinzu, dass Menschen eine große Anzahl von Proben in ausgedehnten Gebieten sammeln und effektiver analysieren können als Rover.

Während des PANGAEA-Trainings der ESA lernen wir, effiziente und effektive Partner*innen der Wissenschaftler*innen auf der Erde zu sein. Als Astronaut*innen müssen wir wissen, wonach die Forschenden suchen, was wichtig ist, welche markanten Merkmale eine geologische Landschaft aufweist. Und wie man sie in der gleichen Sprache beschreibt wie die Wissenschaftler*innen am Boden, die mehrere hunderttausend Kilometer entfernt sind. Anstatt also zu sagen: „Ich habe einen Stein mit kleinen grünen Kristallen gefunden, die von dunkelgrauem Material umgeben sind“, würde ich sagen: „sieht wie Basalt aus.“ Geolog*innen würden sofort verstehen, was ich meine, und was das bedeutet.

Zwei Welten verbinden

Bevor ich Astronaut wurde, arbeitete ich als Geophysiker und beschäftigte mich mit Vulkanen und Erdbeben. Ich habe unzählige Seismometer im Gelände aufgestellt, an fünf Antarktis-Expeditionen teilgenommen und für meine Doktorarbeit Doppler-Radare auf den Kraterrändern aktiver Vulkane installiert, um deren Eruptionsdynamik zu messen.

Diese Leidenschaft für die Geo- und Planetenwissenschaften hatte ich schon, als ich noch ein kleiner Junge war und Bücher über das Sonnensystem und unseren Platz darin las. Daher ist der PANAGEA-Kurs für mich eine großartige Gelegenheit, einen Schritt zurück in meine eigene Vergangenheit zu gehen und mein geologisches Wissen mit den neuesten Erkenntnissen über die Wissenschaft von Mond und Mars aufzufrischen. Hier habe ich die Möglichkeit, direkt mit auf ihrem Gebiet führenden Fachleuten zu sprechen, und sie mit Fragen zu löchern. Was für ein Privileg!

Man hat mich gefragt, ob ich während dieses Trainings gefühlt mehr Geowissenschaftler als Astronaut sei. Eigentlich fühle ich mich wie beides.

Ich weiß, wie Geowissenschaftler*innen und Astronaut*innen die Welt sehen. Ich genieße die Spannung einer wissenschaftlichen Diskussion, aber ich empfinde auch Freude daran, eine operative Aufgabe effizient zu erledigen. Einer der wichtigsten Aspekte meiner Arbeit ist es, mich in beide Denk- und Arbeitsweisen hineinzuversetzen. Und es macht sehr viel Spaß, dieser Vermittler zu sein, und eine Brücke zwischen zwei Welten zu bauen.

Liebesgrüße aus dem Universum

Während des PANGAEA-Trainings lernen wir, scheinbar gewöhnliche Steine zu betrachten und anhand unserer Beobachtungen die Geschichte ihrer Entstehung zu beschreiben. Diese Geschichte kann Milliarden (!) von Jahren zurückreichen, so dass es wie das Öffnen eines Geschichtsbuchs wirkt. Und manchmal geben uns diese Steine einen Einblick in das, was das Universum an einem nicht ganz so schönen Tag mit uns anstellen kann.

Ein wichtiger Teil des PANGAEA-Kurses ist die Untersuchung von Einschlagskratern. Tatsächlich besuchen wir einige derselben geologischen Aufschlüsse wie die Apollo-Astronauten 1970, als sie vor ihren Flügen zum Mond in Deutschland trainierten.

Zu wenige Menschen wissen, dass es mitten in Europa, in Süddeutschland, einen Meteoriten-Einschlagskrater von der Größe Münchens gibt, der vor nur 15 Millionen Jahren entstanden ist - das sind gerade einmal 0,3 % des Erdzeitalters. Aus geologischer Sicht war das praktisch gestern. Beim Einschlag wurde alles Leben in einem Umkreis von 100 bis 200 Kilometern innerhalb von Minuten ausgelöscht. Ein viel größeres Gebiet wurde stark zerstört und in Mitleidenschaft gezogen, obwohl der Asteroid im Vergleich zu anderen Einschlägen auf der Erde eher klein war. Wir Menschen beginnen gerade erst zu begreifen, was dies für uns bedeutet.

Bis in die 1960er Jahre konnte man sich nicht einmal vorstellen, dass unser "Übungskrater" hier von einem gewaltigen Projektil aus den Tiefen des Universums verursacht wurde, einem 1,5 km breiten massiven Gesteinsbrocken, der mit 70.000 Stundenkilometern in unseren Planeten einschlug. Selbst führende Geolog*innen hielten das "Nördlinger Ries" bis dahin für einen Vulkankrater. Doch wenn man sich die zerschmetterten Gesteine, die Zeuge dieses Ereignisses waren, genauer ansieht, dann erzählen sie uns von den unvorstellbaren Kräften, die innerhalb weniger Sekunden ein 24 km breites und anfangs 5 km tiefes Loch in den Boden gestanzt haben. In einem einzigen Augenblick wurde die Energie von etwa einer Million Atombomben freigesetzt. Ich bekomme eine Gänsehaut, wenn ich daran denke. Vor allem, weil wir wissen, dass dies wieder passieren kann.

Eines der Probleme dabei ist, dass wir dieses Risiko nicht gut genug kennen. Bei Asteroiden mit einer Größe von bis zu 3 Kilometern wissen wir nicht ausreichend viel darüber, wie viele von ihnen in unsere Richtung fliegen. Und oft genug können wir sie nicht sehen. In den letzten Jahren wurden wir in mehreren Fällen überrascht, als wir einen Beinahe-Zusammenstoß (mit glücklicherweise nur kleinen Asteroiden) erst Tage vor der engsten Annäherung, oder sogar erst im Nachhinein bemerkten.

Außerdem wissen wir mangels Daten nicht genau genug, welche Prozesse beim Einschlag eines Asteroiden auf der Erdoberfläche ablaufen und welche Folgen dies für unsere Biosphäre und Atmosphäre hat. Krater auf der Erde sind in der Regel von anderen Gesteinen oder Vegetation bedeckt, und sie wurden fast immer von Wind und Wetter abgetragen. Nicht so auf dem Mond, wo es Tausende von Kratern in unberührter Form gibt, die wir untersuchen können und die uns Aufschluss über das aktuelle Risiko von Meteoriteneinschlägen auf der Erde und deren mögliche Folgen geben werden.

Die Geschichte hinter den Steinen

Das Sammeln von Gesteinen ist also wichtig. Besonders auf dem Mond, wo viele Felsbrocken, die älter als 4 Milliarden Jahre sind, direkt auf der Oberfläche herumliegen. Das ist viel älter als die meisten Gesteine auf der Erde, weil es auf dem Mond keine Plattentektonik und fast keine Erosion gibt. Diese Gesteine stammen aus den Anfängen der Erde (und des Mondes), sie sind also die "verlorenen Seiten" am Anfang des Geschichtsbuchs der Erde. Daher können wir vom Mond einiges über die frühe Geschichte unseres eigenen Planeten lernen, zum Beispiel darüber, wann die Plattentektonik auf der Erde begann. Und wenn wir auf dem Mond einen Meteoriten finden, der einst von der urzeitlichen Erde abgeschlagen wurde und Fossilien enthält, könnte er uns etwas über den bisher unbekannten Beginn des Lebens auf der Erde verraten.

Als Menschen neigen wir leider zu selektiver Wahrnehmung, und das ist etwas, das man vermeiden möchte, wenn man Wissenschaft betreibt. Wir Astronaut*innen müssen einen Blick für das Gewöhnliche und das Ungewöhnliche in einer Landschaft entwickeln.

Nehmen wir folgendes Beispiel: Wenn Sie eine Stunde lang an einem Strand mit weißen Kieselsteinen spazieren gehen und plötzlich einen schwarzen Kieselstein entdecken, würden Sie wahrscheinlich diesen Stein als Mitbringsel auswählen und mitnehmen. Und es wäre dasselbe nur umgekehrt, wenn es ein weißer Stein an einem schwarzen Strand wäre. Aber wenn wir nur den ungewöhnlichen Stein mit nach Hause nähmen, könnten wir diesen Strand nicht richtig beschreiben. Wir müssen vielmehr das Gesamtbild der geologischen Situation verstehen und wissen, mit wie vielen verschiedenen geologischen Einheiten wir es zu tun haben. Und die repräsentativsten Proben sammeln, um die Landschaft zu beschreiben.

Natürlich werden wir am Ende auch den ungewöhnlichen Stein mitnehmen, um seine einzigartige Geschichte zu erfahren. Aber bevor wir das tun, müssen wir das gesamte Bild erfassen. Das ist eine Fähigkeit, die trainiert werden muss, und es ist eine der wichtigsten Aufgaben, mit denen wir uns bei PANGAEA befassen.

Eine neue Ära der Weltraumforschung

Für mich hatte der Mond schon immer etwas Mystisches. Als Kind schaute ich oft ein den Nachthimmel und stellte mir vor, wie cool es wohl wäre, wenn ich selbst dort hinausfliegen könnte. Und ich würde gerne den Mond erforschen, um ihn besser zu verstehen. Es gibt dort vielleicht Lavahöhlen, die mehrere hundert Kilometer lang sind und einen Durchmesser von mehreren hundert Metern haben. Riesige unterirdische Kavernen, die groß genug sind, um ganze menschliche Kolonien zu beherbergen. Am Südpol gibt es Krater, die im Inneren ewig dunkel sind, aber am Rand immer vom Sonnenlicht erhellt werden. Es ist einfach faszinierend, sich dort oben eine menschliche Forschungsbasis vorzustellen.

Zum Glück für uns alle leben wir in einer spannenden neuen Ära der Weltraumforschung. Wir sind kurz davor, zum Mond und darüber hinaus aufzubrechen. Jetzt in diesem Moment steht die Artemis-I-Rakete mit dem Orion-Raumschiff und seinem Europäischen Servicemodul auf der Startrampe und ist bereit, um zum ersten Mal als Testflug in den Weltraum abzuheben. Es gibt gerade eine starke internationale Triebkraft, den nächsten Schritt in der Erforschung des Weltraums zu wagen und sich auf das größte Abenteuer der Menschheit einzulassen. Und wir Europäer haben einen wichtigen Anteil daran.

Wir werden zum Mond fliegen, als Menschen vom Planeten Erde, nicht um eine Fahne in den Boden zu rammen, sondern wir fliegen als Entdecker*innen und Wissenschaftler*innen, und dieses Mal haben wir vor, zu bleiben. Gemeinsam mit unseren internationalen Partnern bauen wir Europäer*innen derzeit das Gateway, eine neue Raumstation rund um den Mond. Sie wird als Sprungbrett zur Mondoberfläche und eines Tages weiter zum Mars dienen. Der Beitrag der ESA sind zwei wichtige Module namens IHAB und ESPRIT. Dieser Tage werden bereits die Metallhüllen dieser Module geformt.

Der Mond ist unser 8. Kontinent. Unbekannt, so wie es die Antarktis vor einhundert Jahren war. Und wenn man heute auf die Antarktis blickt, dann kann man den Mond in einhundert Jahren sehen. Er wird Forschungsstationen beherbergen, die unschätzbar wertvolle Erkenntnisse für die Menschheit liefern.

Aber auch wenn der Mond momentan im Mittelpunkt steht, sollten wir den Mars nicht vergessen.

Der Rote Planet hatte einst eine dichte Atmosphäre, Vulkane und vermutlich sogar Ozeane. Wir wissen noch nicht, ob der Mars jemals von Lebewesen bewohnt war, aber wir wissen, dass er zu einem bestimmten Zeitpunkt bewohnbar war. Wenn man ihn damals vom Weltraum aus betrachtet hätte, so hätte man ihn nur schwer von der Erde unterscheiden können.

Jetzt ist er eine tote, karge Wüste, er hat den Großteil seiner Atmosphäre verloren. Was ist dort passiert? Wie können wir verhindern, dass der Erde dasselbe widerfährt? Gibt es irgendwelche Hinweise auf Leben? Wenn wir dort Spuren von Leben fänden, tot oder lebendig, könnte das bedeuten, dass das Universum voller Leben ist.

Die ultimative Frage

Festzustellen, ob eine bestimmte Struktur oder chemische Zusammensetzung in einem alten Gestein auf Leben zurückzuführen ist, kann extrem schwierig sein, selbst wenn man alle auf der Erde verfügbaren Fachkenntnisse und Ressourcen nutzt. So haben Wissenschaftler*innen jahrzehntelang darüber debattiert, ob der in der Antarktis gefundene Marsmeteorit "Allan Hills 84001" Hinweise für ehemaliges Leben auf dem Mars enthält - eine endgültige Antwort steht bis heute aus.

Die ersten Proben, die von einer robotischen Mission vom Mars zurückgebracht werden, könnten daher ein Meilenstein für unser Verständnis von möglichem Leben auf dem Mars sein. Es ist aber wahrscheinlich, dass sie aufgrund der begrenzten Anzahl und Lage der Proben keine endgültigen Antworten liefern werden. Prof. Charles Cockell vertritt daher die Ansicht, dass es als nächsten Schritt nach der Rückführung von Proben durch Roboter wichtig ist, dass sich Menschen für längere Zeiträume auf der Oberfläche des Mars aufhalten und ihn erkunden.

Sie werden eine Vielzahl von Proben, die an verschiedenen Orten auf und unter der Marsoberfläche gesammelt wurden, erforschen, analysieren und dann zur Erde bringen. Dies wird letztendlich die größte Chance bieten, schlüssige Beweise für oder gegen die Existenz von Leben auf unserem kosmischen Nachbarn zu finden. Vielleicht werden einige von uns lange genug leben, um einen Teil der Antworten auf diese interessantesten aller Fragen zu erfahren: Woher kommen wir? Wohin gehen wir? Und haben wir Geschwister im All, irgendwo da draußen? Manchmal stelle ich mir vor, wie es wohl wäre, in 25 km Höhe auf der Spitze des Olympus Mons zu stehen, dem höchsten Vulkan im Sonnensystem, und hinauf in den Mars-Nachthimmel zu schauen. Selbst wenn wir kein Leben auf dem Mars finden, würde es unserer Spezies eine neue, faszinierende Perspektive eröffnen, wenn wir die Erde von dort aus als einen winzigen blauen Punkt am Himmel sehen würden. Wir würden die Welt mit anderen Augen sehen. Was meint Ihr?

ESA-Astronaut Alexander Gerst