Gibt es Leben auf dem Mars? [26. Nov.] Vielleicht haben Sie sich

Gibt es Leben auf dem Mars?
[26. Nov.]
Vielleicht haben Sie sich schon einmal die Frage gestellt, ob wir alleine im
Universum sind. Wir wissen es nicht. Noch nicht. Im August wurde ein erdähnlicher, theoretisch bewohnbarer Planet um den uns nächsten Stern Proxima
Centauri [1] entdeckt [2]. Die Wissenschaftler sind dabei zu erkunden, ob auf
diesem Exoplaneten [1] flüssiges Wasser existiert. Leider ist die Entfernung zu
diesem Sternsystem so riesig, dass wir nicht einfach vorbeifliegen und diese
Frage vor Ort klären können.
Wie lautet die Antwort, wenn wir uns fragen, ob innerhalb unseres Sonnensystems [1] Leben existiert, ausserhalb unseres Planeten Erde.
In unserem Planetensystem existieren einige Orte, die möglicherweise Leben
beherbergen könnten, jedoch vielleicht nicht in der Form, wie wir es von der
Erde kennen. Die Suche nach Leben im Sonnensystem ist an den Orten am
einfachsten, an denen flüssiges Wasser existiert. Auf der Erde existieren
flüssiges Wasser und Leben, daher macht es Sinn nach Orten im Sonnensystem
zu suchen, an denen es ebenfalls flüssiges Wasser gibt.
Selbstverständlich könnte Leben auch in anderer Form existieren als wir es auf
der Erde kennen, beispielsweise hypothetische Saturnwale, die auf dem
Saturnmond Titan [1] in Seen aus Ammoniak [1] schwimmen. Alles ist denkbar.
Wasser im Sonnensystem
Wasser finden wir fast überall im Sonnensystem: in Kometen und Asteroiden
[1], auf den Eismonden der Riesenplaneten Jupiter und Saturn [1], insbesondere auf den Monden Europa [1] und Enceladus [1] - oder auf dem Planeten
Mars [1].
Der Rote Planet Mars ist unserer Erde in vielerlei Hinsicht sehr ähnlich; jedoch
ist unser Nachbarplanet kleiner, besitzt eine geringere Schwerkraft [1], eine
dünnere Atmosphäre und ist vor allem sehr trocken. Zwar existieren auf dem
Mars grosse Polkappen aus Wassereis [1], aber das Eis ist gefroren. Möglicherweise existieren grössere Mengen flüssigen Wassers unter der Marsoberfläche.
Gelegentlich scheint dieses Wasser an die Oberfläche zu gelangen.
Die Viking-Sonden
Der Mars ist und relativ nah und daher ein geeigneter Ort um nach Wasser zu
suchen und Leben, sowohl in der Vergangenheit als in der Gegenwart. Genau
das haben die beiden US-amerikanischen Viking-Lander [1] im Jahr 1976
bereits versucht (Abb. 1). Beide Lander waren mit drei biologischen Experimenten ausgestattet.
Im ersten Experiment wurden Bodenproben der Marsoberfläche eingesammelt und mit einer flüssigen Lösung aus organischen und anorganischen
Stoffen [1] gemischt. Das Ergebnis wurde daraufhin analysiert, welche chemischen Stoffe dabei freigesetzt werden.
Im zweiten Experiment wurden irdische organische Stoffe in die Marsoberfläche eingebracht. Dabei wurde Kohlendioxid [1] freigesetzt. Im dritten
Experiment wurde der Marsboden aufgeheizt, dabei wurde organisches
Material freigesetzt.
Abb. 1 Landplatz des Marslanders Viking 2.
Der Marslander Viking 2 landete in der Region Utopia Planitia [1]. In der Bildmitte
befindet sich die Antenne des Landers. Im Vordergrund befindet sich das KameraTestgitter. Die dunkelgrauen Gesteinsbrocken in der vor dem Lander befindlichen
Ebene sind teilweise mit orangefarbenem Staub bedeckt. Der Lander funktionierte
bis zum Jahr 1980.
© NASA/JPL
Leider konnten sämtliche drei Experimente mit plausiblen nicht-biologischen
Erklärungen erklärt werden. Die Forscher blieben im Hinblick auf die Existenz
von Leben auf dem Mars unschlüssig.
Im Jahr 1994 fand man in der Antarktis einen Meteoriten [1], der höchstwahrscheinlich – basierend auf Gasproben aus dem Inneren des Meteoriten von dem Roten Planeten stammt. Zunächst waren die Wissenschaftler der
Überzeugung, im Inneren des Meteoriten Beweise für fossiles bakterielles
Leben gefunden zu haben. Jedoch existieren zahlreiche Erklärungen wie das
„Leben“ in den Meteoriten gelangt sein könnte.
Die US-amerikanische Raumfahrtbehörde NASA [1] hat aus diesem Experiment gelernt: wenn man die Existenz von Leben auf dem Mars beweisen will,
muss man behutsam vorgehen; man muss Beweise sichern, die keinerlei Kontroverse beinhalten.
Die Marsrover Spirit und Opportunity
Die Marsrover Spirit und Opportunity [1] sind ein Beispiel für die behutsame
Suche nach Leben auf dem Roten Planeten (Abb. 2). Im Jahr 2004 landeten
beide auf dem Mars, um die Existenz von Wasser in der Vergangenheit des
Planeten zu beweisen. Die Rover hatten Erfolg.
Abb. 2 Der Marsrover Spirit und die Landeplätze der Marsmissionen.
Links: Künstlerische Darstellung des Marsrovers Spirit auf der Marsoberfläche.
Rechts: Die Landeplätze der US-amerikanischen Marsmissionen.
© NASA/JPL/CalTech
Im Laufe der Missionen fanden beide Rover mehrere Beweise für die Existenz von Wasser auf der Marsoberfläche in der Vergangenheit des Roten
Planeten, beispielsweise eisenhaltigen Hämatit [1] in Marsgeröll; diese
chemische Verbindung bildet sich auf der Erde in Wasser; ausserdem konnte
mineralischer Gips [1] nachgewiesen werden, der auf der Erde ebenfalls in
Verbindung mit Wasser vorkommt (Abb. 3).
Abb. 3 Der Marsrover Opportunity vor einem hellen mineralischen Streifen.
Der Marsrover Opportunity fand im November 2011 einen hellen mineralischen Streifen
(Bildmitte), der als Homestake [1] bezeichnet wird. Der helle Streifen ist etwa so breit
wie ein menschlicher Daumen und rund 45 Zentimeter lang. Bei der Struktur handelt es
sich um kalzium- und schwefelreiches Material, es ähnelt mineralischem Gips.
© NASA/JPL/CalTech
Im Jahr 2012 erreichte der US-amerikanische Marsrover Curiosity [1] die
Marsoberfläche und begab sich auf die Suche nach Wasser auf dem Mars, das
den Planeten in der Vergangenheit bedeckt hatte. Auch dieser Rover fand
zahlreiche Beweise für die Existenz von Wasser und dessen Auswirkungen auf
die Marsoberfläche. Curiosity fand in der Nähe des Landeplatzes ein altes
Flussbett; eine nähere Untersuchung des Gesteins ergab, dass die Region in
der Mars-Vergangenheit während einer langen Periode bewohnbar gewesen
sein muss, zumindest theoretisch.
Im Jahr 2014 wandten sich die Rover von der Suche nach Wasser der Suche
nach Leben in der Vergangenheit des roten Planeten zu.
Dabei fand der Rover Curiosity etwas sehr Interessantes: eine sehr merkwürdige Gesteinsformation am Felsvorsprung der Yellowknife Bay-Formation
[1] im Gale-Krater [1]. Die Aufnahme des Sedimentgesteins [1] zeigt grosse
Ähnlichkeit mit Ablagerungen wie wir sie auf der Erde kennen. Wahrscheinlich
wurden sie von fossilen Bakterienkolonien verursacht, die vor Milliarden Jahren
existierten.
Abb. 4 Entdeckung des Rovers in der Region Gillespie Lake.
Der Marsrover Curiosity entdeckte am 19. Dezember 2012 eine helle Struktur
auf einer Steinformation in der 3,7 Ga Gillespie Lake-Region (Bildmitte links).
© NASA/JPL/CalTech/MSSS
Im vergangenen Jahr entdeckte man bei der Durchsicht von Aufnahmen des
Rovers Curiosity Steinformationen in der 3,7 Ga Gillespie Lake-Region [1], die
Strukturen ähneln, die auf der Erde durch biologische Einwirkungen entstanden, sog. mikrobielle Matten bzw. Biofilme [1]. Diese Strukturen entstehen,
wenn sich Mikroorganismen an den Grenzen wässriger Umgebungen ansiedeln,
beispielsweise an Steinen. Möglicherweise war der Mars in der Vergangenheit
Heimat für zahlreiche Bakterienkolonien.
Ebenfalls im letzten Jahr entdeckte die US-amerikanische Marsmission Mars
Reconnaissance Orbiter (MRO) [1] starke Beweise für vergangene oder gegenwärtige Fließstrukturen flüssigen Wassers auf dem Mars [3]. MRO beobachtete spektralen Signaturen [1] hydrierter Minerale [1] auf Anhöhen.
Die Forscher deuten die spektralen Signaturen mit der Existenz von Perchloraten [1]. Dabei handelt es sich auf dem Mars wahrscheinlich um
hydrierte Mineralien, die aus einer Mischung aus Magnesiumperchlorat,
Magnesiumchlorat und Natriumperchlorat [1] bestehen. Einige Perchlorate
können Flüssigkeiten sogar bis etwa -70 Grad vor dem Gefrieren bewahren.
Auf der Erde kommen natürlich entstandene Perchlorate in Wüsten vor. Perchlorate wurden auf dem Mars bereits zuvor beobachtet: die beiden PhoenixLander [1] und Curiosity fanden diese chemische Verbindung auf der Marsoberfläche. Einige Wissenschaftler sind sogar der Meinung, dass die VikingSonden bereits Signaturen dieser Salze gemessen haben. Jedenfalls hat MRO
diese Salze auf dem Roten Planeten sogar aus der Umlaufbahn beobachten
können.
Die dunklen Streifen (Abb. 5, 6) auf dem Mars scheinen mit der Zeit zu verschwinden und danach wieder zu fliessen. Dabei werden die Streifen während
der warmen Jahreszeit dunkler und fliessen die Abhänge hinunter; während
der kalten Jahreszeit verblasst die Färbung der Streifen (Abb. 5).
Die dunklen Streifen treten in einigen Gebieten auf, sobald die Temperaturen
oberhalb von -23 Grad liegen und verschwinden bei geringeren Temperaturen.
Es scheint als fliesse das Wasser auf der Marsoberfläche, ohne dass wir es
direkt beobachten können.
Die abwärts gerichteten Strömungsmuster (RSL [1]) deuten zusammen
mit der Beobachtung hydratisierter Salze auf den Hängen darauf hin, dass die
hydratisierten Salze auf dem Mars den Gefrierpunkt der Laugen (Salzwasser)
erniedrigen – ähnlich wie das Salz auf unseren Strassen während der Winterzeit. Daher vermuten die Wissenschaftler einen seichten untermarsianischen
Fluss, der das Dunklerwerden der Strömungsmuster erklären kann.
Abb. 5 Dunkle schmale Streifenmuster an den Wänden des Garni-Kraters.
Die dunklen schmalen Streifenmuster scheinen an den Wänden des Garni-Kraters
herunter zu fliessen. Die dunklen Streifen besitzen eine Länge von einigen Hundert
Metern. Möglicherweise handelt es sich dabei um das Fliessen von solehaltigem Wasser.
© NASA/JPL/Univ. Arizona
Die Entdeckung von hydrierten Salzen auf den Abhängen weist darauf hin,
dass Wasser eine wichtige Rolle bei der Bildung der dunklen Streifenmuster spielt.
Abb. 6 Dunkle Strukturen an den Abhängen des Hale-Kraters.
Die dunklen, langen Streifen scheinen an Abhängen auf dem Mars herunter zu fliessen.
Ihre Länge beträgt in diesem Beispiel rund 100 Meter. Wahrscheinlich entstehen sie
durch untermarsianische Fließstrukturen von Wasser. Die bläulichen Gebiete weisen auf
die Anwesenheit des Minerals Pyroxen [1] hin.
© NASA/JPL/Univ. Arizona
Heutiges Leben auf dem Mars?
Bisher konnte keine Marssonde oder Rover Anzeichen für die gegenwärtige
Existenz von Leben auf dem Mars finden. Jedoch hat wahrscheinlich Leben auf
dem roten Planeten existiert als dieser wärmer und feuchter war. Wahrscheinlich war der Mars in der Vergangenheit von Lebensformen bevölkert; die
Marsmissionen haben fossile Überreste gefunden, die dies zu beweisen scheinen.
Es besteht die Möglichkeit, dass auch gegenwärtig Leben auf dem Mars
existiert, beispielsweise in dessen Atmosphäre. Dort haben verschiedene Marsmissionen Spuren von Methan [1] gefunden. Das Methanmolekül bricht unter
der Einwirkung von Sonnenlicht auf. Würden auf dem Mars beispielsweise
Rinder leben, wären deren Gasausstösse erst in einigen Hundert Jahren in der
Marsatmosphäre nicht mehr nachweisbar.
Laut thermodynamischer Berechnungen [1] sollte Methan in der Marsatmosphäre überhaupt nicht existieren [4]. Bereits im Jahr 1997 wurde in
der Marsatmospähre dennoch Methan entdeckt. Im Jahr 2009 wurde ebenfalls ein deutliches Methansignal in der Marsatmosphäre entdeckt.
Im darauffolgenden Jahr konnten Forscher drei definierte Quellen auf der
Marsoberfläche ausmachen, die mit Methanvorkommen identifiziert werden
konnten. In den betreffenden Regionen vermuten die Wissenschaftler die
Existenz von Untergrund-Wasserreservoirs. Möglicherweise unterliegen die
Methanhäufigkeiten sogar jahreszeitlichen Schwankungen.
Der Ursprung des atmosphärischen Methans ist unklar, die Wissenschaftler
schwanken zwischen einer Vulkanaktivität und biogenen Quellen (Methanogenesis [1]). Jedoch steht fest dass innerhalb der Marsatmosphäre kein
Prozess existiert, der Methan erzeugen könnte.
Wenn Raumsonden Methan in der Marsatmosphäre entdeckt haben, bedeutet
das, dass es eine Quelle hierfür auf der Marsoberfläche geben muß, beispielsweise vulkanische Aktivität oder Leben. Möglicherweise handelt es sich um
Bakterien, die sich um die letzten Überbleibsel flüssigen Wassers auf der Marsoberfläche angesiedelt haben und Methan als Abfallprodukt erzeugen.
Marsbeben
Eine Analyse von irdischem Gestein in den Äusseren Hebriden (an der Westküste Schottlands) [1] ergibt Hinweise, dass auf dem Mars Habitate [1]
existieren, die die Entstehung von Leben potentiell fördern könnten. Die
Wissenschaftler fanden heraus, dass Wasserstoff – eine grundlegende Voraussetzung für die Entwicklung von Leben – durch Erdbeben gebildet wird [4]. Auf
dem Mars existieren höchstwahrscheinlich Marsbeben [1], die möglicherweise
auf die gleiche Art und Weise Wasserstoff erzeugen.
Auf den Hebriden konnte nachgewiesen werden, dass Erdbeben aufgrund von
Reibungseffekten Wasserstoff produzieren. Wasserstoff sei eine Art Treibstoff für einfache Mikroben, so die Forscher. Dieses Modell könne man auch auf
andere Gesteinsplaneten anwenden, beispielsweise den Planeten Mars. Die
dortigen Marsbeben könnten Wasserstoff erzeugen und damit Leben unterhalb
der Oberfläche des Roten Planeten fördern. Die NASA plant diese seismische
Aktivität auf dem Mars mithilfe der InSight-Mission [1, 5], die im Jahr 2018
starten soll, genauer zu untersuchen (Abb. 7).
Abb. 7 Künstlerische Darstellung der geplanten Marsmission InSight.
Am 5. Mai 2018 soll die InSight-Mission zum Mars starten. Der Roboterarm des Landers
soll mithilfe eines Seismometers [1] und eines Thermometers mögliche Marsbeben
aufzeichnen. Die Mission soll das Marsinnere untersuchen und die Frage klären wie die
Gesteinsplaneten, einschliesslich der Erde, entstanden und sich entwickelten.
© NASA/JPL/CalTech
ExoMars
Der europäisch-russische Orbiter ExoMars [1] ist gerade erst am Mars angekommen. Seine Hauptaufgabe besteht darin, in der Marsatmosphäre zu
schnüffeln und diesen Fragen nachzugehen: Existieren Spurenelemente, die
sich mit dem Methan vermischen und auf einen vulkanischen Ursprung des
Moleküls deuten? Hat eine Lebensform das atmosphärische Methan erzeugt?
Falls ja, wo befindet sich diese Lebensform?
Die US-amerikanische Raumfahrt wird diesen Fragen mit dem Mars 2020Rover [1] folgen. Die Mission besitzt ein mobiles astrobiologisches Laboratorium, das Material von der Marsoberfläche aufnehmen und wissenschaftlich
untersuchen kann, insbesondere nach chemischen Stoffen und Strukturen, die
von Leben auf dem Mars in der Vergangenheit hätte produziert werden können.
Mars 2020 soll ebenso Proben für eine zukünftige Rückkehr-Mission zur Erde
sammeln.
Falls wir Leben auf dem Mars finden, könnte es sein, dass unser und das
marsianische Leben einen gemeinsamen Vorfahren besitzen – nein, wir sprechen hier nicht über den Film „Alien“ [1]. Tatsächlich sind einige Astrobiologen
[1] der Auffassung, dass der Mars für den Beginn des Lebens ein besserer
Standort war als die Erde – als der Mars wärmer und feuchter war als der
trockene Planet, den wir gerade zu erforschen beginnen. Falls die Marsoberfläche vor vielen Millionen Jahren für die Existenz von flüssigem Wasser in
Ozeanen, Seen und Flüssen warm genug war, ließe das wichtige Rückschlüsse
auf die Entstehung von Leben auf der Erde zu.
Reisende Bakterien – Bakterionauten?
Möglicherweise begann das Leben auf dem Mars sogar vor der Kollision der
Erde mit einem grossen Himmelskörper, nach der der Mond entstanden ist.
Einige Forscher sind sogar der Meinung, das Leben sei imstande innerhalb des
Sonnensystems ganz natürlich von Planet zu Planet zu springen, möglicherweise mithilfe von Asteroiden, die die frühen Planeten in regelmässigen
Abständen getroffen haben.
Stellen Sie sich vor, ein Asteroid schlägt auf einem Planeten wie dem Mars
ein. In der Umgebung niedriger Schwerkraft könnten Überbleibsel des Einschlags aus der Marsoberfläche weggeschlagen werden und durch das Sonnensystem wandern. Bakterien können fast unbegrenzt überleben, selbst in einem
trockenen, eingefrorenen Zustand und möglicherweise mithilfe von Gestein,
das Schutz vor lebensfeindlichen Strahlung bietet. Hätte ein derartiges Objekt
eine Reise vom Mars zur Erde unternehmen können?
Die Meteoriten, die in die Erdatmosphäre eindringen, hätte Bakterien in ihrem
Inneren vor dem sicheren Tod bewahren können. Da die Erdatmosphäre ausreichend dick ist, um das Herabfallen von ausserirdischem Gestein ausreichend
abzubremsen, hätten kleine Bakterionauten die Reise vom belebten Mars zur
Erde überleben können … Hätten sie?
Beziehungen Erde-Mars?
Falls wir Leben auf dem Mars finden, wie können wir sicher sein, dass es
mit dem auf der Erde in irgendeiner Beziehung steht? Wenn sich herausstellt,
dass das Leben auf dem Mars eine ähnliche DNA [1] wie das irdische Leben
besitzt, könnte eine Verbindung bestehen. Möglicherweise können wir in diesem Fall das Leben zurückverfolgen und den gemeinsamen Vorfahren beider
Lebensstrukturen finden.
Falls wir Leben auf dem Mars finden, das mit dem irdischen in Beziehung steht,
bedeutet das allerdings lediglich, dass Leben im Sonnensystem umherwandert.
Bei der Beantwortung der Frage, ob Leben ausserhalb des Sonnensystems
existiert, hilft die Antwort nicht. Dazu müssten wir zu den benachbarten Sternsystemen fliegen oder Signale anderer Lebensformen empfangen.
Falls das Leben auf dem Mars in keinerlei Beziehung zu dem auf der Erde steht,
sondern sich unabhängig voneinander entwickelt hat, wäre dies für die Forscher eine noch grössere Herausforderung.
Viele Wissenschaftler nehmen an, dass der Mars nicht der beste Ort im
Sonnensystem ist, um nach Leben zu suchen [3]. Vielmehr seien Orte wie die
Monde Europa oder Enceladus vielversprechender; dort scheint es grosse
Mengen flüssigen Wassers zu geben.
Dennoch: der Mars ist ein relativ nahes Zielobjekt; er besitzt eine feste
Oberfläche, auf der man landen und den Himmelskörper untersuchen kann.
Wir wissen, auf dem Roten Planeten existiert höchstwahrscheinlich Wasser
unter der Oberfläche und in der Vergangenheit flüssiges Wasser auf dessen
Oberfläche.
Derzeit untersuchen mehrere Rover, Orbiter und Lander den Roten Planeten
nach möglichen Lebensformen. Die Antwort auf die Frage nach Leben auf dem
Mars ist noch nicht entschieden.
Falls Sie Fragen und Anregungen zu diesem Thema haben, schreiben Sie uns
unter [email protected]
Ihre
IG Hutzi Spechtler – Yasmin A. Walter
Quellenangaben:
[1] Mehr Information über astronomische Begriffe
www.wikipedia.de
[2] Kurzartikel über den erdähnlichen Exoplaneten bei Proxima Centauri
http://theskyatnight.de/sites/default/files/planet%20bei%20prox%20cen%20-%20nov%202016%20-%20TSAN.pdf
[3]
Heller, R., SciAm (March 2015)
Guzmán-Marmolejo, A., et al., BSGM 67, No. 3, 377-385 (2015)
Ojha, L., et al., Nature Geoscience (28 Sept 2015)
[4]
McMahon, S., et al., Astrobiology 16(9), 690-702 (2016)
Davila, A. F., et al., Astrobiology 16(2), 159-168 (2016)
[5] Mehr Information zur geplanten Marsmission InSight
http://insight.jpl.nasa.gov/home.cfm