Die Arecibo-Botschaft ist eine Botschaft von der Erde an mögliche Außerirdische in Form eines Radiowellen-Signals. Sie wurde am 16. November 1974 um 1.00 Uhr AST (Atlantische Standard Zeit) ausgehend vom Arecibo Observatorium gesendet, dem weltweit größten Radioteleskop in der Nähe von Arecibo, Puerto Rico.
Ziel des Signals ist der Kugelsternhaufen Messier 13 im Sternbild Herkules. Dieser Kugelsternhaufen ist 22 800 Lichtjahre von uns entfernt und besteht aus gut 300.000 Sternen.
Das Signal
Inhalt
Die Botschaft enthält in einem Binär-Code viele Informationen über die Menschen, die Chemie und Vielfalt der DNA, menschliche Population und Körpergröße, Herkunft und das sendende Teleskop. Im Bild rechts sind die "Nullen" und "Einsen" farbig gruppiert dargestellt, damit die Symbole besser getrennt werden. Es sollte aber bedacht werden, dass einem möglichen Empfänger die Farbinformation nicht zur Verfügung steht.
Für das Signal wurde eine Grundfrequenz von genau 2388 Megahertz (MHz) entsprechend einer Wellenlänge von 12,6 cm benutzt. Durch das Wechseln mit einer zweiten Frequenz in einem Abstand von 75 Hertz von der Grundfrequenz wurden die Daten der Botschaft (gemäß den zwei unterschiedlichen Ziffern "0" und "1") übermittelt.
Diese Wellenlänge wurde gewählt, um beste Übertragungsbedingungen zu erhalten. Der ideale Frequenzbereich für eine Funkübermittlung liegt zwischen 1000 MHz und 10000 MHz. Höhere Frequenzen werden vom Wasserdampf in der Atmosphäre eines Planeten absorbiert, niedrigere Frequenzen würden im lärmenden Hintergrund der Radioemissionen unserer Galaxis untergehen.
Als Übertragungsrate wurde eine Geschwindigkeit von 10 Bits pro Sekunde (bps) gewählt, um Übertragungsfehler weitgehend ausschließen zu können. Die gesamte Übertragung ähnelt einem Informationsaustausch, wie er früher mit Akkustikkopplern über die Telefonleitung durchgeführt wurde. Da die gesamte Botschaft eine Länge von 1679 Bits hat, dauerte die einmalige Übertragung genau 167,9 Sekunden, also etwa 2 Minuten und 50 Sekunden. Die Geschwindigkeit wurde auch gewählt, um die Übertragung bei der feierlichen Eröffnung des Observatoriums für die Gäste nicht zu langatmig werden zu lassen. Aus diesem Grund, und auch weil es damals (und auch noch heute) viele Kritiker gab, weswegen man nicht zu viel riskieren wollte, wurde die Botschaft nur ein einziges Mal gesendet.
Da die Botschaft mit Lichtgeschwindigkeit reist, wird sie im Jahr 24770 ihr Ziel, den Kugelsternhaufen Messier 13 erreichen. Falls von dort eine Antwort kommt, kann diese frühestens im Jahr 47574 die Erde erreichen.
Codierung
Die Nachricht ist nur 1679 bit klein. Ein Empfänger müsste zuerst auf die Idee kommen 1679 in seine Primzahlen, 23 und 73, zu zerlegen und die 1679 bits in einer 23x73 Matrix als Schwarzweissbild anzuordnen. Dann müsste er leere Zeilen als Absätze erkennen und leere Spalten als Abtrennung zusammenhängender "Objekte".
Der 1. Absatz - Zahlen
Der erste, in der Grafik weiß gefärbte Teil der Botschaft zeigt zehn Objekte, die die Zahlen 0 bis 10 in binärer Kodierung darstellen. Dabei stellt ein farbiges Rechteck eine Eins dar, ein nich farbiges, schwarzes Rechteck eine Null. Die zehn Objekte sind durch Leerspalten seitlich getrennt. Damit ist der erste Teil wie folgt zu interpretieren:
0 0 0 1 1 1 1 00 00 00 0 1 1 0 0 1 1 00 00 10 1 0 1 0 1 0 1 01 11 01 X X X X X X X X X X <- markiert die Informationseinheit mit der kleinsten Wertigkeit
Zu lesen sind von links nach rechts die Binärcodes 001, 010, 011, 100, 101, 110, 111, 001000, 001001, 001010; in dezimaler Form die Zahlen 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10.
Um die Bedeutung dieses Absatzes zu verstehen müsste ein Empfänger ihn also als Binärcode decodieren und hätte in Folge die Leseanleitung, Binärzahlen von einem Basispunkt aus zu lesen.
Der 2. Absatz - chemische Elemente
Der zweite, in der nebenstehenden Grafik violett eingefärbte Teil der Botschaft stellt eine Leseanleitung für den auf ihn folgenden, dritten Teil der Botschaft dar.
Er besteht aus einem Objekt, das 5x5 Felder misst. Die fünf Spalten ergeben gemäß der Leseanleitung des ersten Abschnitts von Links nach Rechts die Zahlenfolge "1 6 7 8 15". Diese sind als die Ordnungszahlen bzw. Protonenanzahlen der chemischen Elemente "Wasserstoff, Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff und Phosphor" zu decodieren. Alle fünf Stoffe stellen wichtige Elemente der Biochemie dar und sind die Elemente, aus denen die menschliche DNA aufgebaut ist.
Der 3. Absatz - Nukleotide
Gemäß vorhergehender Leseanleitung ergibt der dritte, in der nebenstehenden Grafik grün eingefärbte Teil vier Nukleotide, die Bausteine der menschlichen DNA. Dabei gibt jedes der 10 Objekte jeweils von Links nach Rechts die Anzahl der enthaltenen Elemente an. Die erste Spalte zeigt die Anzahl der enthaltenen Wasserstoffmoleküle (Ordnungszahl 1), die zweite die Anzahl der Kohlenstoffmoleküle (Ordnungszahl 2), usw.
Damit stellen die 10 Objekte folgende Stoffe dar:
| Desoxyribose ( ) | Cytosin ( ) | Adenin ( ) | Desoxyribose ( ) |
| Phosphat ( ) | Phosphat ( ) | ||
| Desoxyribose ( ) | Thymin ( ) | Guanin ( ) | Desoxyribose ( ) |
| Phosphat ( ) | Phosphat ( ) |
Die zehn Objekte bauen in der dargestellten Form zwei Sprossen der DNA auf. Die vier heterozyklischen Nukleobasen Adenin, Thymin, Guanin und Cytosin in der Mitte bilden die Querstangen der Leiter und die Objekte an den Seiten das DNA-Gerüst. Mit diesem Teil der Nachricht wird einem Empfänger der Aufbau der DNA mitgeteilt.
Der 4. Absatz - Struktur der DNA
Der zweispaltige, in der nebenstehenden Grafik weiß eingefärbte Streifen in der Mitte des vierten Teils der Botschaft repräsentiert die Zahl 3.000.000.000 (3 mio.). Dies ist die ungefähre Anzahl der Nukleotide des menschlichen Genoms darstellen.
Die den Streifen umgebene, in der Abbildung blau eingefärbte Doppelhelix zeigt die Form der menschlichen DNA.
Der 5. Absatz - Menschheit
Nachdem in den ersten vier Teilen der Nachricht Informationen über die Biochemie des Menschen codiert wurde, geht der fünfte Teil mit insgesamt drei Objekten auf die menschliche Anatomie und die Menschheit ein.
Das erste, in der Grafik blau-weiß eingefärbte Objekt zeigt die Größe des Menschen. Der weiß eingefärbte Teil zeigt die Zahl 14 (binär 1110 von Rechts nach Links gelesen) in der Mitte eines senkrechten Balkens. Der senkrechte, in der Grafik blau eingefärbte Balken deutet an, dass es sich um eine Höhenangabe handelt. Die Höhe errechnet sich aus der dargestellten Zahl 14 multipliziert mit der Wellenlänge der Nachricht, 12,6 cm. Das Ergebnis lautet 176,4 cm, die ungefähr Größe eines Menschen.
Das mittlere, rot eingefärbte Objekt zeigt die grobe Skizze der menschlichen Gestalt. Somit ist mit den beiden ersten Objekten codiert, dass es sich bei dem Menschen um einen ca. 1,76 Meter hohen Zweifüsser handelt. Der Kopf des Strichmännchens ist umgeben von der Doppelhelix des vierten Absatzes um einen Bezug dazu herzustellen.
Das rechte Objekt zeigt die Zahl 4.000.000.000 (4 mio.), die grobe Anzahl der Erdbevölkerung zur Zeit der Absendung der Botschaft (1974).
Der 6. Absatz - Planet Erde
Der sechste, in der nebenstehenden Grafik gelb eingefärbte Teil der Nachricht stellt unser Sonnensystem und die Position des Planeten Erde darin dar.
Die Größe der Objekte repräsentiert dabei die ungefähren Größenverhätnisse der Himmelskörper. Die Sonne ist insgesamt 3x3, also neun Felder groß, der fünfte und sechste Planet, die Gasriesen Jupiter und Saturn, ist jeweils drei Felder, Uranus und Neptun zwei Felder und alle anderen Planeten ein Feld groß.
Um den Heimatplaneten der Menschheit zu kennzeichnen befindet sich das Objekt, das die Erde repräsentiert direkt unter dem Strichmännchen des fünften Absatzes und ist um ein Feld nach oben verschoben.
Der 7. Absatz - Teleskop/Sender
Er stellt die Arecibo Antenne, genau unter der Erde, dar. Oben als Bild und darunter die Nummer 2430 (binär 100101111110) in der Mitte eines breiten Balkens (=Breitenangabe), die multipliziert mit 12,6 cm den Durchmesser der Antenne (360 Meter) angibt.
Diskussion um Interpretierbarkeit
Es wurden viele Kritiker laut, die die Botschaft als absolut unverständlich abtaten, da sehr viele mathematische Tricks notwendig seien, um die Nachricht zu entziffern. Zu den einzelnen Kritikpunkten:
Primalität und Zahlensystem
Zuerst einmal müsse der Empfänger die Anzahl der Bits in ihre Primzahlen zerlegen, um die Abmessungen des Rechtecks zu erhalten. Das sei allerdings nur möglich, wenn er das Dezimalsystem benutzt, das von der Menschheit ja mehr oder weniger willkürlich als Standard festgelegt wurde.
Dieser Kritikpunkt ist unberechtigt, da die Eigenschaft der Primalität nicht vom verwendeten Zahlensystem abhägt. Eine Primzahl im Dezimalsystem ist auch in jedem anderen System prim. Als fundamentales Element aller Zahlen ist die Primalität für eine solche Botschaft sogar besonders geeignet.
Rechteckform
Zweitens müsse der Empfänger auf die Idee kommen, die enthaltenen Primzahlen als Längen- und Breitenangaben für ein Rechteck zu benutzen. Sollte er keine Rechtecke kennen, sondern z.B. die im Insektenreich sehr verbreitete Wabenform bevorzugen, wäre er nicht im Stande weiterzumachen. Die Forscher sind also davon ausgegangen, dass die fremde Zivilisation unseren Wissensstand in Algebra und Geometrie besitzt.
Dennoch lässt sich 1679 nur in die Primfaktoren 23 und 73 zerlegen, und in keine anderen. Dies ist erneut eine fundamentale Eigenschaft dieser Zahl in jedem System. Das Rechteck als Grundform in zwei Dimensionen (Quadrant einer Ebene) und der rechte Winkel durch die Eigenschaft der Orthogonalität sind bereits bei grundlegendem Verständnis der Geometrie offensichtlich. Allein die Orientierung des Rechteckes (zeilenweise oder spaltenweise) wäre nicht festgelegt - aus den beiden möglichen Anordnungen könnte jedoch die richtige erschlossen werden.
Darstellung als binäres Bild
Wer bis hierher gekommen ist, muss nun das Binäre Zahlensystem benutzen, um etwas zu erkennen. Vorausgesetzt natürlich man hat die richtige Möglichkeit das Bild optisch darzustellen.
Die vielleicht schwierigste Aufgabe kommt aber noch. Man muss auf dem Bild etwas erkennen.
Test bezüglich der Dekodierung
Angeblich wurde die Botschaft verschiedenen Leuten zum Test übergeben, um herauszufinden, ob wir Menschen überhaupt in der Lage wären, sie zu verstehen. Leider gibt es aber keine genauen Quellen, wer zu welchen Ergebnissen kam. Es wird jedoch behauptet, dass die Wissenschaftler, die auf dem Gebiet aktiv waren, die Nachricht in vielen Teilen korrekt interpretieren konnten. Letztlich bleibt es jedoch offen, in wie weit daraus überhaupt Rückschlüsse auf die Fähigkeiten außerirdischer Wissenschaftler gezogen werden können.
Interessant in diesem Zusammenhang könnte aber die Frage sein, ob eine maschinelle Intelligenz die Botschaft deuten könnte. Sollte es uns jemals möglich sein, eine KI zu erschaffen und würde diese die Botschaft deuten können, wäre dies zumindest ein Indiz dafür, dass die Botschaft eventuell verstanden werden kann.
Weitere Botschaften von der Erde
Auf den Raumsonden Pioneer 10 und Pioneer 11 wurde die Pioneer-Plakette installiert. Sie enthält grafisch dargestellt grundlegende Informationen über unser Sonnensystem.
Die Raumsonden Voyager 1 und Voyager 2 transportieren die Schallplatte Sounds of Earth. Auch sie enthält eingravierte Grafiken, außerdem beinhaltet sie analog kodierte Audio- und Videoaufnahmen.
Botschaften für die Erde?
Im Jahr 1977 empfing man auf der Erde das Wow-Signal im Rahmen eines SETI-Projektes, welches vielleicht ein extraterrestrisches Signal sein könnte.
Weblinks
- http://www.signale.de - Ausführlichere Informationen zum Lesen der Botschaft