Drei neue Forschungsschwerpunkte für die ETH Zürich

F¨¹r insgesamt sechs neue Nationale Forschungsschwerpunkte (NFS) hat der Bund die F?rderung bewilligt. Ganze drei der neuen NFS werden von der ETH Z¨¹rich geleitet: ?Genesis? zusammen mit der Universit?t Lausanne, ?Precision? zusammen mit der Universit?t Basel sowie ?CLIM+? zusammen mit der Universit?t Bern.  

Nationale Forschungsschwerpunkte sind ein langfristiges F?rderinstrument des Bundes und des Schweizerische Nationalfonds. Sie schaffen die Voraussetzungen, damit Forschende in der Schweiz die ¨C f¨¹r neue Forschungsgebiete ¨C ben?tigten Lehr- und Forschungsstrukturen aufbauen und sich schweizweit vernetzen k?nnen. Diese Forschungsnetzwerke werden jeweils von einer oder zwei Heiminstitutionen geleitet, die ihrerseits substanzielle Eigenmittel beisteuern. 

F¨¹r die Startphase von 2026 bis 2029 stellt der Bund pro NFS rund 17 Millionen Schweizer Franken bereit: Exakt sind es 16,99 Mio. f¨¹r ?Genesis?, 16,97 Mio. f¨¹r ?Precision? und 16,88 Mio. f¨¹r ?CLIM+?. Inklusive der Eigenmittel der Hochschulen belaufen sich die Gesamtbudgets auf 37,94 Mio. Franken f¨¹r ?Genesis?, 36,01 Mio. Franken f¨¹r ?Precision? und 32,55 Mio. Franken f¨¹r ?CLIM+?. Die maximale Laufzeit eines NFS betr?gt zw?lf Jahre. 

Von unbelebter Materie zu lebendigen Organismen 

Wie beg???ann das? Leben? auf der Erde?? Sind wir allein im Universum oder ist es voller Leben? Was die Fantasie vieler Menschen befl¨¹gelt, ist zugleich eine ernsthafte wissenschaftliche Fragestellung und der Ausgangspunkt des Nationalen Forschungsschwerpunkts ???Genesis???, den der ETH-Physiker und Nobelpreistr?ger Didier Queloz leitet (vgl. Box). 

?Genesis? vereint mehr als 100 Forschende aus allen Landesteilen und schl?gt eine Br¨¹cke zwischen Biologie, Chemie, Astrophysik sowie den Erd- und Planetenwissenschaften. Der Ansatz hier ist: Der Ursprung des Lebens wird nicht als pl?tzlicher Zufall verstanden, sondern als schrittweiser Prozess. Die Forschenden untersuchen, wie planetarische Bedingungen dazu f¨¹hren, dass sich aus unbelebten Bausteinen funktionierende biologische Systeme bilden??, bis letztlich lebende Organismen entstehen. 

Ziel der Forschenden ist es, diesen ?bergang zu verstehen. Der Vergleich mit anderen potenziell bewohnbaren Planeten soll zeigen, welche biochemischen Prozesse und welches Zusammenspiel von Umwelt und Organismen ??Leben erm?glichen ¨C und weshalb sich ausgerechnet auf der Erde eine so grosse Vielfalt entwickelt hat. Eine Schl¨¹sselfrage betrifft dabei ??die ?folgende ?Wechselwirkung: Welche Umweltbedingungen lassen Evolution zu und wie ver?ndern Lebensformen ihrerseits den Planeten? 

Um Biosignaturen ¨C also Spuren von Leben ¨C im All zu finden, verkn¨¹pfen die Forschenden unterschiedliche Methoden. Dazu z?hlen chemische Laborexperimente, die die geologischen Bedingungen der fr¨¹hen Erde nachbilden, ebenso wie Hochleistungs-Teleskope und neue Fernerkundungstechnologien, um potenziell belebte Exoplaneten aufzufinden. ?Die n?chsten zehn Jahre d¨¹rften entscheidend sein, um besser zu verstehen, wie aus unbelebter Materie die ersten lebenden Zellen hervorgingen?, sagt Didier Queloz, der seit ?2022? das Centre for Origin and Prevalence of Life (COPL) der ETH Z¨¹rich leitet. ?Es w?re wunderbar, wenn wir diese wichtigen Erkenntnisse hier in der Schweiz gewinnen k?nnten.? Die neuen Erkenntnisse zu diesen existenziellen Fragen d¨¹rften speziell auch den Dialog mit der ?ffentlichkeit bereichern. 

Der NFS ?Precision? verfolgt vier Ziele: hochpr?zise Messungen an Atomen, Molek¨¹len und Systemen mit Antimaterie, um neue physikalische Ph?nomene zu verstehen; hochpr?zise Messverfahren entwickeln, die mithilfe kontrollierter Quantenzust?nde funktionieren; Entwicklung lichtbasierter Photonik-Technologien zur weiteren Steigerung der Messgenauigkeit sowie die Entwicklung hochempfindlicher Sensoren auf der Basis von atomaren und Festk?rper-Systemen, um elektromagnetische Felder oder Gravitation pr?zise zu messen. 

Die Struktur des NFS wird die Grundlagenphysik und Sensortechnologien miteinander vereinen. ?Mit einem grossen, interdisziplin?ren NFS k?nnen wir die rasante Entwicklung der Pr?zisionsmessung mitgestalten?, sagt Jonathan Home, ETH-Professor f¨¹r Experimentelle Quanteninformation, der den NFS ?Precision? leitet. 

Von der Statistik zur Storyline - Klimaschutz als Gesellschaftsprojekt

Ob Hitzewellen, D¨¹rren, Starkregen oder Erdrutsche ¨C zahlreiche extreme Klima- und Wetterereignisse treten seit einigen Jahren h?ufiger auf und fallen heftiger aus. Sie treffen die Schweiz besonders stark, schliesslich hat sie sich seit Beginn der Messungen rund doppelt so stark erw?rmt wie der globale Durchschnitt. Entsprechend gross sind die Herausforderungen dieser Entwicklung f¨¹r die Schweiz.

Bei den gesellschaftlichen Risiken der Klima- und Wetterextreme setzt der Nationale Forschungsschwerpunkt ?NFS CLIM+? (Climate Extremes and Society: Strengthening Resilience) an. Er bringt 47 Schweizer Forschungsgruppen aus Klima-, Politik- und Gesellschaftswissenschaften zusammen. Ihr Ziel f¨¹hrt ¨¹ber den Nachweis physikalischer Zusammenh?nge hinaus: sie wollen tragf?hige L?sungen f¨¹r einen wirksamen Klimaschutz erm?glichen und aufzeigen, wie die Schweiz k¨¹nftig resilienter und krisenfester mit Extremereignissen umgehen kann. Im Fokus stehen dabei Schl¨¹sselbereiche wie Gesundheit, Landwirtschaft, Wasserwirtschaft, Logistik und das Finanzwesen.

Der NFS ?CLIM+? wird gemeinsam von der ETH Z¨¹rich und der Universit?t Bern geleitet. Die Co-Direktorinnen sind Sonia I. Seneviratne (ETH Z¨¹rich) und Karin Ingold (Universit?t Bern). ?Die vom Menschen verursachte globale Erw?rmung und die damit verbundene Klimakrise haben weitreichende Auswirkungen auf unsere Gesellschaft. Da in den kommenden Jahrzehnten mit einer weiteren Zunahme von H?ufigkeit und Intensit?t extremer Wetterereignisse zu rechnen ist, m¨¹ssen wir physikalische und sozialwissenschaftliche Perspektiven zusammenf¨¹hren, um den Wandel unserer Gesellschaft hin zu einer resilienteren und sichereren Zukunft bestm?glich zu unterst¨¹tzen?, sagt Sonia Seneviratne, ETH-Professorin f¨¹r Land-Klima-Dynamik.

Methodisch beschreiten die Forschenden neue Wege: Die gesellschaftlichen Auswirkungen leiten sie nicht allein aus klimaphysikalischen Szenarien her: Sie erarbeiten gesellschaftliche Szenarien gemeinsam mit Anspruchsgruppen aus der Praxis. 

Daraus entstehen ?Storylines?, die reale Alltagsfragen aufgreifen: Was bedeutet extreme Hitze f¨¹r den Bau und die K¨¹hlung von Spit?lern? Wie ver?ndert sie den Arbeitsalltag des Pflegepersonals? Wie sehr gef?hrden extreme Temperaturen die Lieferketten auf Schiene und Strasse? Das Spektrum der untersuchten Fragen reicht dabei von Governance und Recht ¨¹ber ?konomie bis hin zur Klimakommunikation.

Um diese Szenarien so plausibel wie m?glich zu gestalten, baut der NFS ?CLIM+? auf neuesten Klimamodellen und K¨¹nstlicher Intelligenz auf, wie sie die Forschungsinitiativen EXCLAIM und Swiss AI Initiative entwickeln. Diese Technologien erlauben es, auch seltene, jedoch besonders folgenreiche Extremereignisse zu modellieren. Dreh- und Angelpunkt des NFS f¨¹r den Austausch zwischen Wissenschaft, Politik und Gesellschaft wird dabei das neue Center for Climate Extremes and Resilience in Swiss Society (CERESS).

Ein starkes Signal und eine Chance f¨¹r Talente 

Annette Oxenius, Vizepr?sidentin f¨¹r Forschung der ETH Z¨¹rich, ist begeistert, dass die ETH Z¨¹rich gleich drei Forschungsschwerpunkt leiten darf: Die neuen NFS seien nicht nur wichtige Forschungsfelder, sondern auch eine grosse Chance f¨¹r junge Talente. ?Mit den neuen Nationalen Forschungsschwerpunkten setzt der Bundesrat ein starkes Zeichen: der Umgang mit Klimaextremen, neue Hochpr?zisionstechnologien und die Erforschung, wie das Leben entstanden ist, sind Schl¨¹sselthemen der Zukunft?, sagt Annette Oxenius. ?Der schweizweite Ausbau dieser Forschungsgebiete schafft langfristig weit mehr als bloss neues Wissen. Er erschliesst auch Innovationspotenziale f¨¹r die Schweizer Wirtschaft und erweitert die Handlungsspielr?ume der Politik.?