NASA’s Perseverance Mars Rover hat mit seiner Doppelkamera Mastcam-Z dieses Bild eines Hügels namens „Santa Cruz“ am 29. April 2021 aufgenommen.(Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/ASU/MSSS)
Auf dem Mars sind einige der Orte, an denen man am ehesten nach Spuren von altem Leben suchen kann, möglicherweise auch die Orte, an denen diese Spuren am wenigsten erhalten sind.
Dies ist das Ergebnis einer kürzlich durchgeführten Studie, in der simuliert wurde, wie wichtige Bausteine des Lebens, so genannte „Lipide“, der kosmischen Strahlung ausgesetzt werden, die auf die Marsoberfläche prasselt. Kurz gesagt, das exponierte Material schien sich unter dem Strahlenbombardement aus dem Weltraum sehr schnell zu zersetzen – und sogar noch schneller, wenn das Sediment mit Salz vermischt war, was an vielen der Orte der Fall ist, die wir für die wahrscheinlichsten alten Lebensräume auf dem Mars halten.
„Wir bevorzugen salzhaltige Umgebungen, aber sie könnten unter der Strahlung mit am schädlichsten sein“, sagte die Astrobiologe Anais Roussel von der Georgetown University gegenüber kosmischeweiten.de.
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Wiederkehrende Beweise für vergangenes Leben
„Dies ist eine große Einschränkung, die wir in der Astrobiologie haben, und je mehr wir wissen, desto besser“, sagt Roussel.
Die Arbeit von Roussel und ihren Kollegen legt nahe, dass dies ein guter Grund ist, sich Sorgen zu machen – insbesondere an Orten auf dem Mars, die höchstwahrscheinlich bewohnbar blieben, als der Planet vor etwa 4 Milliarden Jahren kühler und trockener wurde.
Die Forscher konzentrierten sich insbesondere auf Hopane und Sterane, die fossilen Formen von Chemikalien namens Hopanole und Sterole. Hopanole sind wichtige Bestandteile der Zellmembranen von Bakterien, während Sterole Teil der Zellmembranen von Eukaryonten sind (Organismen, deren Zellen Kerne haben; der Mensch ist ein Beispiel dafür). Hier auf der Erde gehören diese beiden Lipide zu den widerstandsfähigsten chemischen Spuren des Lebens; unter den richtigen Bedingungen können sie in Gestein oder Boden Milliarden von Jahren überleben. Außerdem sind lebende Zellen die einzige bekannte Quelle für diese Chemikalien. Wenn sie also auftauchen, ist das höchstwahrscheinlich ein klarer Beweis für Leben mit einer Chemie, die dem Leben auf der Erde ähnelt.
Hier auf der Erde werden die meisten Gesteine und Böden dank des Schutzes durch unsere Atmosphäre und unser Magnetfeld nicht ständig von kosmischer Strahlung getroffen. Das ist auf dem Mars nicht der Fall. Er hat diese Schutzschilde vor etwa 4 Milliarden Jahren verloren. Als Roussel und ihre Kollegen ihre Lipidproben mit Gammastrahlen beschossen, um die kosmische Strahlenbelastung auf dem Mars zu simulieren, zerfiel etwa die Hälfte der Lipide in ihrer Probe in ein unerkennbares Durcheinander kleinerer Moleküle, und zwar innerhalb von etwa 3 Millionen Jahren nach der Exposition auf der Marsoberfläche.
Zum Vergleich: Einige der Felsen im Gale-Krater, in dem sich der Curiosity-Rover befindet, sind seit etwa 80 Millionen Jahren der kosmischen Strahlung auf der Marsoberfläche ausgesetzt.
„Drei Millionen Jahre sind eine sehr, sehr kurze Zeitspanne, um solch gute diagnostische Biosignaturen loszuwerden“, sagt Roussel.
Die Lipidproben des Teams zersetzten sich etwa doppelt so schnell wie eine andere wichtige Chemikalie, die in früheren Studien in ähnlichen Experimenten getestet wurde: Aminosäuren, die Chemikalien, aus denen Proteine bestehen, die buchstäblich die Bausteine des Lebens sind. Roussel vermutet, dass dies daran liegen könnte, dass Lipide viel größere Moleküle sind und sich in ihrer Form stark von Aminosäuren unterscheiden, was bedeutet, dass sie eine größere Oberfläche haben, die von der einfallenden Strahlung getroffen werden kann.
Und noch einmal: Auf der Erde ist die Strahlenbelastung kein großes Problem – aber auf dem Mars könnte sie ein großes Problem sein.
„Wir müssen wirklich alle diese Parameter im Auge behalten, wenn wir zum Mars reisen, und versuchen, nicht nur einen perfekten Ort, eine perfekte Biosignatur oder ein perfektes Ziel zu definieren“, sagt Roussel.
Und dann ist da noch das Salzproblem
Die meisten Orte, an denen Astrobiologen am ehesten Hinweise auf altes Leben auf dem Mars vermuten, sind einfach sehr salzig.
Als die Marsatmosphäre dünner und die Oberfläche kälter wurde, gefror das Süßwasser entweder in der Kälte oder verdampfte unter dem niedrigen Luftdruck (je nach Standort). Die salzhaltigen Flüsse und Seen wären einige der letzten verbliebenen Flüssigkeiten gewesen, denn Salzwasser braucht eine kältere Temperatur, um zu gefrieren; außerdem macht Salz das Wasser schwerer kochbar, so dass der Salzgehalt bei sinkendem Luftdruck das Wasser davor bewahrt haben sollte, in einer Dampfwolke zu verschwinden.
Wenn es darum geht, die chemischen Spuren dessen zu konservieren, was einst in diesen salzigen Tümpeln lebte, schadet das Salz allerdings mehr als es nützt.
„Wir wissen im Moment nicht, was genau in der Salzstruktur selbst zu einem weiteren Abbau organischer Stoffe führen kann“, sagt Roussel. Das ist eine Frage, an deren Beantwortung die Wissenschaftler noch arbeiten. Die Strahlung könnte dazu führen, dass Chlorid oder Natrium in den Salzen Chemikalien bilden, die mit organischen Molekülen (wie Lipiden) reagieren und sie in kleinere Teile zerlegen. Andererseits könnte ein mikroskopisch kleiner Rest Wasser, der noch an den Salzen haftet, Chemikalien, so genannte Oxidationsmittel, bilden, die ebenfalls sehr schnell organische Moleküle abbauen.
Die Hoffnung stirbt zuletzt, auch wenn die Quellen salzig sind
Die Ergebnisse klingen entmutigend, aber Roussel sagt, sie hätten sie optimistischer denn je gemacht, was die Aussicht auf Leben auf dem Mars angeht.
„Wenn wir bisher nichts Eindeutiges gefunden haben, bedeutet das vielleicht nicht, dass es nie Leben auf dem Mars gab, sondern dass wir nur an der falschen Stelle suchen oder dass wir tiefer gehen müssen.“
Im Jahr 2029 wird der Rosalind Franklin Rover der Europäischen Weltraumorganisation die Gelegenheit haben, genau das zu tun. Die NASA-Rover Curiosity und Perseverance können nur etwa 5 Zentimeter tief in den Boden bohren – das ist nicht tief genug, um Felsen oder Sedimente zu erreichen, die vor kosmischer Strahlung geschützt sind. Der Bohrer von Rosalind Franklin erreicht jedoch eine Tiefe von etwa 2 Metern, was tief genug ist, um die meiste, aber nicht die gesamte Strahlenbelastung zu vermeiden.
„Mein Traum wäre eine Mission zu einer Marshöhle oder einer Lavaröhre auf dem Mars, denn eine dieser Höhlen könnte völlig frei von Strahlung sein“, sagt Roussel. „Das wäre aus technischer Sicht eine große Herausforderung, aber ich denke, wenn man es schaffen würde, würde das die Hoffnung erhöhen.“
Die Studie wurde am 13. November in der Zeitschrift Astrobiology veröffentlicht.
