Astrobiologie

von: Mathias Scholz

Springer Spektrum, 2015

ISBN: 9783662470374

Sprache: Deutsch

559 Seiten, Download: 12049 KB

Format: PDF, auch als Online-Lesen

geeignet für:

eBook anfordern

▸

Mehr zum Inhalt

Astrobiologie

	Vorwort	6
	Inhaltsverzeichnis	8
	Abbildungsverzeichnis	9
	Tabellenverzeichnis	17
	Kapitel-1	20
	Was ist „Astrobiologie“?	20
	Kapitel-2	23
	Was ist und wie funktioniert „Leben“?	23
	2.1 Grundlegende Eigenschaften lebender molekularer Systeme	24
	2.1.1 Die acht Säulen des Lebens	27
	2.1.1.1 Kompartimentierung	28
	2.1.1.2 Metabolismus	29
	2.1.1.3 Katalyse	31
	2.1.1.4 Regulation	32
	2.1.1.5 Wachstum	32
	2.1.1.6 Programm	32
	2.1.1.7 Reproduktion	33
	2.1.1.8 Anpassung	34
	2.1.2 Definitionen des Begriffs „Leben“	34
	2.2 Basiselemente des Lebens	40
	2.2.1 Kohlenstoff	41
	2.2.2 Silizium	46
	2.2.3 Bor, Stickstoff, Phosphor, Schwefel und Germanium	50
	2.3 Wasser als universelles Lösungsmittel	51
	2.3.1 Das Wassermolekül	53
	2.3.2 Wasserstoffbrückenbindungen und Wassercluster	54
	2.3.3 Eigenschaften von Wasser	56
	2.3.3.1 Dichteanomalie	56
	2.3.3.2 Spezifische Wärmekapazität bei konstantem Druck	57
	2.3.3.3 Viskosität und Oberflächenspannung	58
	2.3.3.4 Eignung als Lösungsmittel	59
	2.3.3.5 Chemische Reaktionen in wässrigem Milieu	62
	2.3.3.6 Phasendiagramm	63
	2.3.4 Alternativen zu Wasser als biologisches Lösungsmittel	65
	2.4 Energiequellen des Lebens	69
	2.4.1 Energie und Entropie	70
	2.4.1.1 Leben und Entropie	70
	2.4.1.2 Gibbs-Helmholtz-Gleichung	72
	2.4.1.3 Chemisches Gleichgewicht	74
	2.4.1.4 Chemisches Potenzial	76
	2.4.2 Anabolismus und Katabolismus	77
	2.4.2.1 Energiespeicherung und Energienutzung – Adenosintriphosphat	80
	2.4.2.2 Wichtige Stoffwechselwege	83
	2.4.3 Astrobiologische Implikationen	91
	2.5 Moleküle des Lebens	98
	2.5.1 Polysaccharide	99
	2.5.2 Lipide	100
	2.5.3 Peptide und Proteine	101
	2.5.4 DNA und RNA	105
	2.6 Information und Leben	111
	2.7 Die minimalistische Zelle	112
	2.7.1 Grundlegender Aufbau einer primitiven lebenden Zelle	113
	2.7.2 Rezente minimalistische Lebensformen auf der Erde	118
	2.7.3 Last Universal Common Ancestor	120
	2.8 Selbstorganisation und Evolution	128
	2.8.1 Selbstorganisation	129
	2.8.2 Evolution	133
	2.9 Grenzen des Lebens	138
	2.9.1 Extremophile	139
	2.9.2 Astrobiologische Implikationen der Extremophile	150
	Kapitel-3	153
	Wie entsteht Leben? – das Rätsel der Abiogenese	153
	3.1?????Das Paradigma der „Ursuppe“ und ihre Zutaten	156
	3.2?????Astrochemie – Moleküle im All	157
	3.2.1?????Interstellares Medium	159
	3.2.2?????Molekülwolken in der Milchstraße	168
	3.2.3?????Physikalische Bedingungen und chemische Reaktionen im ISM	171
	3.2.3.1?????Interstellares Strahlungsfeld	173
	3.2.3.2?????Zusammensetzung und Komponenten der interstellaren Materie	179
	3.2.3.3?????Molekülbildung im interstellaren Gas	184
	3.2.4?????Spektroskopischer Nachweis von interstellaren Molekülen	215
	3.2.5?????Moleküle in Kometenkernen und primitiven Meteoriten	217
	3.2.5.1?????Kometenkerne	223
	3.2.5.2?????Primitive Meteorite	243
	3.2.5.2.1?????Systematik der kohligen Chondrite	244
	3.3?????Das Miller-Urey-Experiment	254
	3.3.1?????Versuchsaufbau	255
	3.3.2?????Die „Miller-Urey-Ursuppe“	257
	3.3.3?????Gehalt an organischen Stoffen	258
	3.4?????Hydrothermale Quellen und organische Moleküle	261
	3.5?????Der Planet Erde im Hadaikum und frühen Archaikum	264
	3.5.1?????Die Entstehung der Erde	266
	3.5.2?????Akkretions- und erste Aufschmelzphase	269
	3.5.3?????Mondimpakt	269
	3.5.3.1?????Ausbildung des metallischen Erdkerns	272
	3.5.3.2?????Ablauf des Mondimpakts	273
	3.5.3.3?????Astrobiologische Bedeutung des Mondes	277
	3.5.4?????Entstehung der ersten Erdkruste	278
	3.5.5?????Entstehung der Ozeane	280
	3.5.6?????Die erste sekundäre Erdatmosphäre	284
	3.5.7?????Das Zeitalter des „Letzten Großen Bombardements“	286
	3.5.8?????Einsetzen der Plattentektonik	288
	3.5.9?????Anlaufen des „Geodynamos“	290
	3.5.10?????Das Paradoxon der schwachen jungen Sonne	293
	3.5.10.1?????Hypothesen zur Erklärung des „Paradoxons der schwachen jungen Sonne“	297
	3.5.10.1.1?????Treibhauseffekt	298
	3.5.10.1.2?????Geringe Albedo	305
	3.5.10.1.3?????Geringfügig höhere Masse der Ursonne	306
	3.6?????Abiogenese	308
	3.6.1?????Wo und wann entstand das Leben auf der Erde?	309
	3.6.2?????Die chemische Evolution als schrittweiser Prozess	314
	3.6.3?????Grundlegende Voraussetzungen und Schrittfolgen für die Abiogenese	315
	3.6.4?????Denkbare Szenarien der Abiogenese	319
	3.6.4.1?????Oberflächenmetabolismus – der chemoautotrophe Ursprung des Lebens	320
	3.6.4.2?????Die Hypothese der RNA-Welt	324
	3.6.5?????Von der RNA-Welt zur Welt der Proteine	334
	3.6.5.1?????Die Entstehung des genetischen Codes	334
	3.6.5.2?????Etablierung der DNA als universeller molekularer Speicher genetischer Informationen	341
	3.6.6?????Astrobiologische ?????Implikationen	342
	Kapitel-4	347
	Kosmische Voraussetzungen für Leben – die Habitabilität ferner Welten	347
	4.1 Der Begriff der Habitabilität	351
	4.1.1 Muttersterne	352
	4.1.2 Die Leuchtkraft eines Sterns bestimmt die Gleichgewichtstemperatur eines Planeten	355
	4.1.3 Die Masse eines Planeten legt die mögliche Mächtigkeit einer Gashülle fest	356
	4.1.4 Bahnstabilität	357
	4.1.5 Meteoritenflussrate	358
	4.1.6 Thermische Entwicklung eines Planeten	359
	4.1.7 Achsenstabilität und Klima	363
	4.1.8 Tidal locking	364
	4.1.9 Habitabilität und Verfügbarkeit von Energiequellen	364
	4.2 Habitable Zonen	365
	4.2.1 Die galaktische habitable Zone	367
	4.2.2 Zirkumplanetare habitable Zonen – Habitabilität von Exomonden	372
	4.2.3 Zirkumstellare habitable Zonen	379
	4.3 Habitabilität und kosmische Katastrophen	389
	4.3.1 Hausgemachte Katastrophen	390
	4.3.2 Katastrophen mit Ursachen im Planetensystem	399
	4.3.3 Von Objekten außerhalb des Planetensystems verursachte Katastrophen	418
	4.3.4 Astrobiologische Implikationen kosmischer Katastrophen	434
	Kapitel-5	437
	Leben im Sonnensystem und darüber hinaus	437
	5.1 Mögliche Nischen des Lebens im Sonnensystem	439
	5.1.1 NASA und Mars – Follow the water…	440
	5.1.2 Eismonde im äußeren Sonnensystem	471
	5.1.3 Astrobiologische Implikationen für extraterrestrisches Leben im Sonnensystem	509
	5.2 Habitable extrasolare Planeten	512
	5.2.1 Beispiele für Exoplaneten in habitablen Zonen	513
	5.2.2 Abschätzung der Zahl potenziell habitabler Planeten im Milchstraßensystem	518
	5.2.3 Biomarker in den Atmosphären von Exoplaneten	520
	Kapitel-6	523
	SETI – die Suche nach außerirdischen Zivilisationen	523
	Literatur	534
	Sachverzeichnis	552

Astrobiologie

von: Mathias Scholz

Astrobiologie

Kategorien

eBooks

Audiobooks