| 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 |
