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NASA’s Viking 2 auf der Marsoberfläche.(Bildnachweis: NASA/JPL)

Im Jahr 1975 trat die NASA-Raumsonde Viking 1 in eine Umlaufbahn um den Mars ein, um die Geheimnisse des Roten Planeten zu entschlüsseln. Schon bald setzte es zwei Landegeräte ab, die zur Marsoberfläche drifteten und schließlich als erstes amerikanisches Raumschiff auf dem Mars landeten und Geschichte machten.

Mehr als sechs Jahre lang umkreiste Viking 1 die Marsregion Chryse Planitia, während seine Lander mit Hilfe von Roboterarmen und Bordlaboratorien Bodenproben sammelten, ein bahnbrechendes Kapitel in der Erforschung der Marsumwelt durch die Menschheit.

Damals war jedoch noch wenig über die Umweltbedingungen auf dem Roten Planeten bekannt, und die Viking-Experimente zur Erkennung von Leben orientierten sich an Kultivierungstechniken, die auf der Erde zur Identifizierung von Mikroben verwendet werden. Bei diesen Methoden wurden den oben erwähnten Bodenproben Wasser und Nährstoffe zugesetzt und dann auf Anzeichen überwacht, die darauf hindeuten, dass in den Proben Mikroben leben könnten. Solche Signale wurden mit Reaktionen auf die Zusätze in Verbindung gebracht – im Wesentlichen ein Zufluss von Komponenten, die für den Abschluss normaler Lebenszyklen, wie wir sie kennen, benötigt werden – und umfassten Dinge wie Wachstum, Fortpflanzung und den Verbrauch von Nahrung zur Energiegewinnung.

Eines Tages meldeten beide Viking-Lander einen möglichen positiven Nachweis von mikrobieller Aktivität in ihren Bodenproben, und die Ergebnisse lösten natürlich eine jahrzehntelange intensive Debatte aus. Hatten wir endlich den Beweis für Leben anderswo im Universum gefunden? Heute sind die meisten Wissenschaftler jedoch der Meinung, dass die Ergebnisse negativ oder bestenfalls nicht schlüssig waren. Sie halten es für wahrscheinlicher, dass es für die positiven Messwerte eine andere Erklärung gibt.

Aber das sind die meisten Wissenschaftler.

Dirk Schulze-Makuch, Astrobiologe an der Technischen Universität Berlin in Deutschland, ist der Meinung, dass es noch eine andere Seite dieses Geheimnisses gibt, die noch nicht berücksichtigt wurde: Viking könnte tatsächlich Leben auf dem Mars entdeckt haben, aber die auf Wasser basierenden Experimente zur Erkennung von Leben könnten es unbeabsichtigt getötet haben.

In einem kürzlich in der Fachzeitschrift Nature Astronomy veröffentlichten Kommentar mit dem Titel „We may be looking for Martian life in the wrong place“ (Wir suchen möglicherweise am falschen Ort nach Marsleben) argumentiert er, dass der Mars sogar noch trockener ist als einer der trockensten Orte auf der Erde, die Atacama-Wüste, wo Mikroben Wasser durch Salze erhalten, die der Atmosphäre Feuchtigkeit entziehen, und dass jedes analoge Marsleben sehr empfindlich auf den Zusatz von flüssigem Wasser reagieren würde. Schon ein Tropfen zu viel könnte ihre Existenz bedrohen.

Die Viking-Experimente wurden jedoch unter der Annahme durchgeführt, dass das Leben auf dem Mars flüssiges Wasser benötigt, wie die meisten Lebensformen auf der Erde. Daher, so Schulze-Makuch, lassen sich die Ergebnisse der Experimente am besten nicht mit dem Fehlen von organischem Leben erklären, sondern mit der vom Menschen verursachten Zerstörung von trockenen mikrobiellen Organismen, die zu viel Wasser ausgesetzt waren.

Wenn die Annahmen über Organismen, die unter den hyperariden Bedingungen des Mars gedeihen, zutreffen, sollte die NASA ihrer langjährigen Strategie „Folge dem Wasser“ bei der Suche nach Leben jenseits der Erde überdenken, so Schulze-Makuch. Stattdessen schlägt er vor, einen „Follow the Salts“-Ansatz zu wählen.

kosmischeweiten.de hat sich mit Schulze-Makuch zusammengesetzt, um mit ihm über diese faszinierende Interpretation der Viking-Experimente zu sprechen, darüber, wie die Gemeinschaft darauf reagiert hat und was das für zukünftige Experimente zur Lebenssuche bedeuten könnte.

Das Interview wurde aus Gründen der Länge und Klarheit bearbeitet.

Dies ist die erste Panoramaaufnahme, die jemals von der Marsoberfläche gemacht wurde. Diese Ansicht von Kamera 2 auf Viking 1 zeigt Chryse Planitia am 20. Juli 1976, kurz nach der Landung von Viking. (Bildnachweis: NASA/JPL)

Was hat Ihr Interesse geweckt, die Viking-Experimente auf dem Mars erneut zu untersuchen?

Ich war schon immer von den Viking-Experimenten zur Erkennung von Leben fasziniert. Es ist bedauerlich, dass ihnen nicht mehr Bedeutung beigemessen wurde, denn schließlich sind sie die einzigen Experimente zum direkten Nachweis von Leben, die wir auf einem anderen Planeten durchgeführt haben. Und ja, die Ergebnisse waren verwirrend, aber für Wissenschaftler ist diese Art von Zweideutigkeit faszinierend – sie signalisiert in der Regel, dass es etwas Tieferes zu verstehen gibt.

Jetzt, fast 50 Jahre später, können wir diese Experimente mit einem viel besseren Verständnis der Umwelt des Mars – seiner Komplexität – und der Art und Weise, wie bestimmte Reaktionen dort ablaufen könnten, erneut untersuchen. Wir haben auch unschätzbare Einblicke in extremophile Organismen auf der Erde gewonnen – Organismen, die unter den unwirtlichsten Bedingungen überleben – und wie sie funktionieren. Dieses Wissen hilft uns, die Viking-Daten aus einer neuen Perspektive zu interpretieren.

Warum glauben Sie, dass die Viking-Experimente tatsächlich auf Leben auf dem Mars gestoßen sind und dieses versehentlich getötet haben könnten?

Ich habe viel in der Atacama-Wüste gearbeitet, die eine dem Mars ähnliche Umgebung darstellt. Und wir haben einige „Blues Clues“ darüber erhalten, wie Organismen dort überleben. Von dort aus war es gar nicht so schwierig, das Ganze zusammenzusetzen.

Ich habe diese Idee vor etwa einem Jahr auf einer Sondertagung über das Leben im Universum vorgestellt, die vom König der Niederlande ausgerichtet wurde. Es waren viele Wissenschaftler der Europäischen Weltraumorganisation anwesend, und ich dachte, dass ich danach eine Gegenreaktion bekommen würde, aber sie haben es überraschend gut aufgenommen.

Das wissenschaftliche Konzept in diesem Fall ist, dass Salze und Organismen mit Hilfe der Salze Wasser direkt aus der Atmosphäre ziehen können. Es gibt auch einen Effekt, bei dem es beim Entzug von Wasser zu einer Art Verzögerung – einer Hysterese – kommt, weil das System der Kristallisation widersteht. Das bedeutet, dass Wasser länger als erwartet in einem Salz verbleiben kann, was von entscheidender Bedeutung ist, weil es die Wasseraktivität auf mikroskopischer Ebene erhöht und es für Mikroben zugänglich macht. Das Leben ist sehr gut darin, sich diese physikalischen oder chemischen Effekte zunutze zu machen. In der Biologie gibt es viele Beispiele dafür, wie gut diese Art von Effekten genutzt wird – ich würde sie fast als Tricks bezeichnen, weil sie diese Art von eigenartiger Physik oder Chemie nutzen.

Natürlich kann ich nicht mit Sicherheit sagen, dass es auf dem Mars einen Organismus gibt, der diese Effekte nutzt. Aber der Mars war vor fast 4 Milliarden Jahren der Erde sehr ähnlich und verfügte über reichlich Wasser. Als er trockener wurde und sich in Richtung seines heutigen Wüstenzustands bewegte, würde ich erwarten, dass jedes verbleibende Leben diese Art von Anpassungen entwickelt.

Wie können Organismen in den Wüsten der Erde überleben, indem sie Wasser aus den Salzen ziehen?

Es ist das Gleiche, wenn man sich Reis in einem Salzstreuer vorstellt, in dem die Reiskörner das Salz trocken halten – sonst würde es klumpig werden. Die Reiskörner sind hygroskopischer als die Salzkörner, so dass sie mehr Wasser aus der Atmosphäre anziehen.

Das ist dasselbe wie in den Salaren, wo alte Salzseen austrockneten und Salzablagerungen hinterließen, aber in der Atmosphäre über diesen Ablagerungen immer noch ein wenig Feuchtigkeit vorhanden ist. Je nach Art des Salzes kann es Feuchtigkeit anziehen und aufnehmen. Dieser Vorgang wird als Hygroskopizität bezeichnet und ermöglicht es dem Salz, feucht zu werden und schließlich eine Sole zu bilden, die dann als Deliqueszenz bezeichnet wird.

Wir sehen dies sogar bei gewöhnlichem Kochsalz – es kann genügend Feuchtigkeit aus der Luft aufnehmen, um eine Sole zu bilden, in der bestimmte Bakterien gedeihen, sogar in vollständig gesättigten Natriumchloridlösungen. Während komplexere Salze wie Perchlorate oder Chlorate eine schwierigere Umgebung darstellen, können einige Organismen ziemlich hohe Konzentrationen tolerieren. Das Hauptsalz auf dem Mars scheint Natriumchlorid zu sein, was bedeutet, dass diese Idee funktionieren könnte.

(Bildnachweis: NASA)

Glauben Sie, dass die Annahme, dass Leben Wasser benötigt, unser Verständnis von außerirdischem Leben und unserer Suche danach behindert?

Im Allgemeinen würde ich dem zustimmen – aber nicht für den Mars. Mars und Erde sind sich sehr ähnlich, und es gibt viele Mineralien der gleichen Art, wenn auch nicht in der gleichen Vielfalt wie auf der Erde, denn auf der Erde gibt es viele Mineralien, die durch die Biologie entstanden sind. Aber ansonsten sind sie sich sehr, sehr ähnlich.

Beides sind terrestrische Planeten, die in ihrer Entfernung von der Sonne ähnlich weit entfernt sind. Wenn wir Leben auf dem Mars erwarten, würden wir auch eine Abhängigkeit von Wasser erwarten. Ich denke, wenn man zum Beispiel auf Titan nach Leben suchen würde, wo die Oberflächenbedingungen sehr unterschiedlich sind, dann würde ich zustimmen, dass diese Voraussetzung für Wasser unsere Suche behindern würde. Aber für den Mars selbst sehe ich kein Problem.

Wie könnten die Viking-Experimente zu einem falsch negativen Ergebnis geführt haben, dass es auf dem Mars kein Leben gibt?

Stellen Sie sich vor, dass Ihnen [als Mensch] etwas Ähnliches passiert ist. Zum Beispiel, wenn ein Außerirdischer in einem Raumschiff auf die Erde käme und dich irgendwo in der Wüste fände. Dann sagten sie: ‚OK, schau mal, das ist ein Mensch, der braucht Wasser‘, und setzten dich mitten in den Ozean. Das würde dir nicht gefallen, oder? Auch wenn wir genau das sind. Wir sind mit Wasser gefüllte Säcke, aber zu viel Wasser ist schlecht, und ich glaube, genau das ist bei den Experimenten der Wikinger zur Erkennung von Leben passiert.

Eine Studie wurde in der Atacama-Wüste durchgeführt, wo es sintflutartige Regenfälle gab, die ein riesiges Gebiet überschwemmten. Danach stellten die Wissenschaftler fest, dass 70-80 % der einheimischen Bakterien abstarben, weil sie mit so viel Wasser auf einmal nicht zurechtkamen. Das passt wirklich in dasselbe Bild.

Wie würden Sie ein neues Experiment entwerfen, das dies berücksichtigt und vielleicht diese Lebensformen aufspüren könnte?

Ich denke, das Wichtigste ist, dass ein einziges Experiment für sich genommen keine Entscheidung zulässt. Man könnte zum Beispiel annehmen, dass die Organismen auf dem Mars genau die gleiche DNA haben wie die auf der Erde, und so könnten wir ein Experiment entwickeln, um nach diesem Material zu suchen. Aber was, wenn es anders ist? Dann bräuchte man mehrere verschiedene Experimente, um dies zu testen und eine sichere Schlussfolgerung zu ziehen.

Im Fall der Viking-Experimente zur Erkennung von Leben waren diese Leute nicht dumm, und ich denke, der Ansatz war damals richtig, aber die Wissenschaftler wussten nicht wirklich etwas über die Umwelt des Mars. Was sie taten, war für die damalige Zeit sehr anspruchsvoll. Und heute haben wir viel bessere Werkzeuge, viel bessere Erkenntnisse und bessere Methoden.

Aus meiner Sicht liegt der Schlüssel darin, sich nicht auf ein einziges Experiment zu verlassen, um eine Schlussfolgerung zu ziehen. Meine Forschungsgruppe zum Beispiel arbeitet derzeit an der Erkennung von Lebewesen auf der Grundlage der Motilität, der charakteristischen Bewegung von Mikroorganismen, die übrigens auch Wasser verwenden, allerdings in sehr geringen Mengen. Wir schauen uns an, wie sich die Organismen oder die Sedimentpartikel zum Beispiel in einem Tropfen Flüssigkeit bewegen. Wenn es sich um ein Bakterium handelt, hat es ein bestimmtes Muster, das von der Art des Bakteriums abhängt und von einem Sedimentpartikel unterschieden werden kann, da sich ein Sedimentpartikel anders bewegen würde. Mit KI können wir die Bewegung automatisch verfolgen und sagen, dies ist eine Mikrobe und das ist ein Sedimentpartikel. Wir glauben, dass wir sogar eine außerirdische Mikrobe von einem Sedimentpartikel unterscheiden können. Das könnte ein interessantes Experiment sein, das wir durchführen könnten.

Der Punkt ist, dass es zahlreiche Möglichkeiten gibt, [auf dem Mars nach Leben zu suchen] . Im Idealfall wäre es schön, ein Mikroskop auf dem Mars zu haben, aber das bringt Herausforderungen mit sich – obwohl ich denke, dass es langsam an der Zeit ist, dass wir eines für die Suche nach Leben auf anderen Planeten einsetzen.

Aber, um es kurz zu machen, wir würden gerne mehrere verschiedene Methoden zum Nachweis von Leben haben, die voneinander unabhängig sind, und von dort aus könnten wir dann überzeugendere Daten erhalten.

Dieses Bild wurde von der Landefähre Viking 1 kurz nach ihrer Landung auf dem Mars aufgenommen und ist das erste Foto, das jemals von der Marsoberfläche gemacht wurde. Es wurde am 20. Juli 1976 aufgenommen. (Bildnachweis: NASA/JPL)

Haben Sie seit Viking einen Wandel in der Art und Weise beobachtet, wie Wissenschaftler auf dem Mars nach Leben suchen? Haben sich die Methoden ein wenig weiterentwickelt oder wurde dies berücksichtigt?

Ja, es gibt jetzt viele verschiedene Methoden, und jede hat natürlich ihre Vor- und Nachteile. Gaschromatographie und [Massenspektrometrie] ist eine der ausgefeilteren [Methoden] und würde es Wissenschaftlern ermöglichen, die organische Zusammensetzung von Proben zu untersuchen.

Wir könnten sie dann mit Proben von der Erde vergleichen. Zum Beispiel würde man spezifische Muster und Spitzen für bestimmte Proteine und ihre Aminosäuren sehen – diese kennen wir und können sie erwarten. Man könnte auch nach Produkten der abiotischen Synthese suchen, der Art, die am Anfang, vor dem Leben, stattfindet und auf einen hohen Gehalt an kleinen organischen Molekülen hinweist.

Im Grunde genommen haben wir eine ganze Reihe von Methoden, deren Erprobung wirklich interessant wäre.

Welche spezifischen Salze oder Mineralzusammensetzungen könnten im Rahmen dieser Hypothese vorrangig eingesetzt werden? Sie haben Natriumchlorid erwähnt, aber gibt es noch andere?

Ja, man muss nach hygroskopischen Salzen suchen. Nicht alle Böden haben diese Eigenschaft; einige Schwefelsalze, wie z. B. Gips, sind nicht hygroskopisch, da die mineralische Struktur viel Wasser enthält und nicht geeignet wäre.

Natriumchlorid ist wahrscheinlich die häufigste Wahl, zusammen mit Kaliumchlorid. In meiner Forschungsgruppe befassen wir uns auch mit Chloraten und Perchloraten, die sich als recht wirksam erwiesen haben. Chlorat (ClO₃) und Perchlorat (ClO₄) sind die Arten, die uns interessieren, obwohl Perchlorate für das Leben, wie wir es kennen, etwas problematisch sein können; sie können nur in bestimmten Mengen toleriert werden, und zu viel kann schädlich sein. Andererseits scheinen Chlorate viel besser zu funktionieren.

Ein Vorteil von Chloraten und Perchloraten ist, dass sie im Vergleich zu Natrium- und Kaliumchlorid bei viel niedrigeren Temperaturen flüssig bleiben. Das ist wichtig, denn wenn die Umwelt wirklich kalt wird, könnten Salze, die bei kälteren Temperaturen flüssig bleiben, einen geeigneteren Lebensraum für mikrobielles Leben bieten.

Während Natriumchlorid also oberste Priorität hat, würde ich vorschlagen, auch Chlorate und Perchlorate in Betracht zu ziehen. In Regionen wie dem südlichen Hochland des Mars wurden hohe Chloridkonzentrationen festgestellt.

Hältst du diese Aufnahme für umstritten?

Ja, sicher ist sie umstritten. In der Wissenschaft ist es immer schwierig, das vorherrschende Paradigma in Frage zu stellen. Die Kollegen beurteilen die Arbeit oft von einem Standpunkt aus, der ihre bestehenden Überzeugungen widerspiegelt, und auch das eigene Ego kann den Prozess erschweren. Letztendlich glaube ich aber, dass sich die Wissenschaft durchsetzt. Es gibt keinen Ansatz von oben nach unten; selbst die angesehensten Wissenschaftler können sich irren, und das ist uns allen klar. Mein Ziel war es immer, unsere Ergebnisse zu präsentieren und der wissenschaftlichen Gemeinschaft die Möglichkeit zu geben, sich mit ihnen als potenziellen Hypothesen auseinanderzusetzen.

Aber es ist wichtig, eine Hypothese aufzustellen, um zu sehen, ob wir eine logisch fundierte Lösung für sie finden können. Ich weiß nicht, ob es wirklich Mikroben auf dem Mars gibt, aber ich bin zuversichtlich, dass die von mir vorgeschlagene Lösung funktionieren und Leben aufspüren könnte. Künftige Missionen sollten dies auf jeden Fall weiter untersuchen. Ich könnte mich irren, aber ich könnte auch Recht haben – wir werden es nicht wissen, bevor wir es nicht versucht haben.

Letztendlich werden wir den Beweis erhalten, so oder so, und das ist gut so. Es macht mir nichts aus, wenn ich mich geirrt habe. Ich denke, dass dies so oder so eine interessante Idee war – auch wenn einige Leute das nicht so sehen. Aber letztlich wollen wir das Leben entdecken, und dazu müssen wir über den Tellerrand hinausschauen.