Europa, aufgenommen im Jahr 2022 von der Juno-Mission der NASA zum Jupiter.(Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/SETI Institute)
Ein einziges Eiskorn, das von Jupiters Ozeanmond Europa ausgestoßen wird, könnte, wenn es von der kommenden NASA-Raumsonde Europa Clipper eingefangen wird, ausreichen, um Beweise für außerirdisches Leben zu finden, wie ein neues Experiment nahelegt.
„Mit geeigneten Instrumenten, wie dem SUrface Dust Analyzer auf der NASA-Raumsonde Europa Clipper, könnte es einfacher sein als wir dachten, Leben oder Spuren davon auf eisigen Monden zu finden“, sagte Frank Postberg von der Freien Universität Berlin in einer Erklärung. Postberg ist Mitautor einer neuen Studie, in der die Ergebnisse beschrieben werden.
Die erste spezielle Mission zu diesem gefrorenen Joviamond, Europa Clipper, soll im Oktober 2024 starten. Es wird erwartet, dass es 2030 ankommt und dann fast 50 nahe Vorbeiflüge an Europa unternimmt, wobei es die eisige Oberfläche in Höhen von bis zu 25 Kilometern (16 Meilen) überfliegt. Das Hauptziel der Mission ist es, mehr über die Bewohnbarkeit des unterirdischen Ozeans von Europa und die Dicke der Eishülle darüber zu erfahren. Die Mission ist nicht darauf ausgelegt, Leben zu finden – aber die Wissenschaftler sind sich jetzt bewusst, dass es einen Weg geben könnte.
Einer der Ozeanmonde von Europa ist Enceladus, ein kleiner, eisiger Körper in einer Umlaufbahn um den Ringplaneten Saturn. Im Jahr 2006 entdeckte die Cassini-Mission zum Saturn Wasserdampfschwaden, die aus dem Ozean von Enceladus durch große Risse in der Oberfläche austreten, die den Spitznamen „Tigerstreifen“ tragen.
2014 beobachtete das Hubble-Weltraumteleskop eine scheinbar ähnlich aussehende Wolke, die 200 Kilometer über der Oberfläche von Europa aufstieg. Zwei Jahre später sah es eine weitere Wolke, die von der gleichen Stelle ausging. Im Jahr 2018 deckten NASA-Astronomen dann auf, dass die alte Galileo-Sonde, die zwischen 1995 und 2003 in einer Umlaufbahn um den Jupiter kreiste, tatsächlich durch eine Wolke geflogen war.
Unter der Annahme, dass Europa Clipper auch durch eine eisige Mondfahne fliegen könnte, untersuchten Wissenschaftler unter der Leitung von Fabian Klenner von der University of Washington in Seattle, ob der Surface Dust Analyzer (SUDA) der Raumsonde in der Lage sein könnte, jegliches Leben aufzuspüren, das aus dem Ozean der Fahne nach oben getragen wird. SUDA wurde entwickelt, um Eis- und Staubpartikel auf der Oberfläche Europas zu untersuchen, die durch den ständigen Beschuss des Mondes mit Mikrometeoriten in den Weltraum geschleudert werden, aber vielleicht könnte es auch Eiskörner in den Plumes analysieren.
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Ein Aufprall von Eiskörnern mit hoher Geschwindigkeit auf das Instrument in einem Labor zu simulieren, wäre ziemlich unpraktisch, daher schoss Klenners Team stattdessen einen dünnen, sich schnell bewegenden Wasserdampfstrahl mit einem Bakterium namens Sphingopyxis alaskensis in eine Vakuumkammer. Sphingopyxis alaskensis kommt in den Meeresgewässern vor der Küste Alaskas vor und fühlt sich bei kalten Temperaturen wohl, während sie mit wenigen Nährstoffen auskommt.
Es ist eine der Lebensformen, die einer irdischen Lebensform am nächsten kommt und im Ozean von Europa überleben könnte.
Zusammengesetzte Bilder von Wasserfahnen, die von Europa ausgehen, wie sie vom Hubble-Weltraumteleskop 2014 (links) und 2016 aufgenommen wurden. (Bildnachweis: NASA/ESA/W. Sparks (STScI)/USGS Astrogeology Science Center)
Für das Potenzial des Europa Clippers, solches Leben zu finden, sind die Bakterien „extrem klein, so dass sie theoretisch in der Lage sind, in Eiskörner zu passen, die von einer Ozeanwelt wie Enceladus oder Europa ausgestoßen werden“, so Klenner in der Erklärung.
Das Vakuum führte dazu, dass der Wasserstrahl in Tröpfchen zerfiel, die als Eiskörner gefroren. Die Körner wurden dann mit einem Massenspektrometer untersucht, so wie SUDA alle Körner untersucht, die es im wirklichen Leben auffängt. Die Ergebnisse des Experiments zeigten, dass Sphingopyxis alaskensis, oder zumindest die Teile davon, die den Meeresschaum bilden, tatsächlich durch die Untersuchung eines einzigen Eiskorns nachgewiesen werden konnten.
„Wir haben gezeigt, dass selbst ein winziger Bruchteil des zellulären Materials mit einem Massenspektrometer an Bord einer Raumsonde identifiziert werden kann“, so Klenner. „Unsere Ergebnisse geben uns mehr Zuversicht, dass wir mit den kommenden Instrumenten in der Lage sein werden, ähnliche Lebensformen wie auf der Erde zu entdecken, von denen wir zunehmend glauben, dass sie auf ozeanhaltigen Monden vorhanden sein könnten.“
Die Instrumente von Europa Clipper sind nicht in der Lage, DNA zu identifizieren, aber SUDA könnte Fettsäuren und Lipide nachweisen, die biologische Zellmembranen bilden können. In den Ozeanen der Erde sind es die Lipidmembranen, die zu dem dünnen Film aus Meeresschaum auf der Wasseroberfläche beitragen. Dieser Abschaum verleiht der Meeresgischt ihren charakteristischen Geruch.
„Für mich ist es noch spannender, nach Lipiden oder Fettsäuren zu suchen als nach DNA-Bausteinen, weil Fettsäuren stabiler zu sein scheinen“, sagt Klenner.
Wenn es im Ozean von Europa Leben gibt, das Lipidmembranen enthält, dann ist die Chance größer, dass die biologischen Komponenten in einem Stück bleiben und von Europa Clipper entdeckt werden können.
Die Ergebnisse wurden am 22. März in der Zeitschrift Science Advances veröffentlicht.
