(Links) Der jovianische Mond Europa, gesehen von der NASA-Raumsonde Juno während des nahen Vorbeiflugs am 29. September 2022. (Rechts) Enceladus, gesehen von der Raumsonde Cassini (Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS Image processing: Kevin M. Gill CC BY 3.0/)
Wenn Leben auf den Eismonden Enceladus und Europa existiert, könnten nachweisbare Spurenmoleküle direkt unter ihren gefrorenen Oberflächen überleben.
Wissenschaftler stellen seit langem die Theorie auf, dass sowohl Enceladus, einer der 146 bekannten Saturnmonde, als auch Europa, einer der vier großen galileischen Monde des Jupiters unter seinen insgesamt 95 Monden, riesige Flüssigwasserozeane beherbergen könnten, die Leben beherbergen. Wenn dies der Fall ist, könnten komplexe organische Moleküle wie Aminosäuren und Nukleinsäuren, die Bausteine des Lebens, wie wir es kennen, als „Biosignaturen“ für Leben auf diesen Welten dienen.
Das Problem ist jedoch, dass sowohl Europa als auch Enceladus von der Sonne mit harter Strahlung bombardiert werden, die komplexe organische Moleküle auf ihren Oberflächen möglicherweise zerstören könnte. Neue Forschungsergebnisse geben jedoch Anlass zur Hoffnung, denn sie deuten darauf hin, dass diese Biosignaturen tatsächlich überleben könnten, wenn sie in den eisigen Hüllen der Monde konserviert sind. Und wenn das stimmt, könnten diese Moleküle so nahe an der Oberfläche sitzen, dass künftige Landeroboter in der Lage sein könnten, sie auszugraben. Auf Enceladus könnte dieses Ausgraben sogar überflüssig sein; Biosignaturmoleküle könnten in flacherem Eis als auf Europa überleben.
„Basierend auf unseren Experimenten liegt die ‚sichere‘ Entnahmetiefe für Aminosäuren auf Europa bei fast 20 Zentimetern in den hohen Breiten der hinteren Hemisphäre, der Hemisphäre, die der Richtung von Europas Bewegung um den Jupiter entgegengesetzt ist, in dem Bereich, in dem die Oberfläche nicht stark durch Meteoriteneinschläge gestört wurde“, sagte Forschungsleiter Alexander Pavlov vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, in einer Erklärung. „Für den Nachweis von Aminosäuren auf Enceladus sind keine Probenahmen unter der Oberfläche erforderlich – diese Moleküle überleben die Radiolyse, also den Abbau durch Strahlung, an jeder Stelle der Enceladus-Oberfläche, die weniger als ein Zehntel Zoll (weniger als ein paar Millimeter) von der Oberfläche entfernt ist.“
Dramatische Rauchfahnen, die durch die Eishülle von Enceladus ausbrechen, könnten auch bedeuten, dass Robotermissionen in der Umlaufbahn in der Lage sein werden, diese Biosignaturmoleküle aus der Umgebung des Saturnmondes zu entnehmen, ohne die Oberfläche besuchen zu müssen.
Strahlen, die salzigen Wasserdampf und Eis vom Saturnmond Enceladus ausstoßen. Könnte die Mischung aus Wasser, Salz und Temperatur die Existenz von Leben dort ermöglichen? (Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute)
Inhaltsübersicht
Das Leben würde sich auf eisigen Monden abspielen
Auch wenn Europa und Enceladus oft als zwei der wahrscheinlichsten Welten im Sonnensystem genannt werden, die Leben beherbergen, ist es sehr unwahrscheinlich, dass dieses Leben auf der Oberfläche dieser Monde lebt. Das liegt nicht nur daran, dass sie praktisch ohne Atmosphäre und kalt sind, sondern auch daran, dass sie von energiereichen Teilchen und der Strahlung der Sonne und der kosmischen Strahlung von gewaltigen Ereignissen wie Supernovas außerhalb des Sonnensystems umgeben sind.
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Sowohl bei Europa als auch bei Enceladus geht man davon aus, dass sich unter ihren dicken Oberflächen, die wie Eispanzer aussehen, Ozeane aus flüssigem Wasser befinden. Diese Ozeane wären somit vor solchen Partikeln geschützt und würden durch die geothermische Wärme erwärmt, die durch die Gravitationskraft der Mutterplaneten und ihrer Geschwistermonde auf diese Monde entsteht.
Das würde bedeuten, dass in diesen unterirdischen Ozeanen Leben existieren könnte, solange die Chemie stimmt und eine Energiequelle vorhanden ist.
Um dies zu untersuchen, testeten Pavlov und seine Kollegen Aminosäuren, während sie einer Radiolyse unterzogen wurden. Obwohl Aminosäuren sowohl von Lebewesen als auch von nicht-biologischen Prozessen erzeugt werden können, wäre ihre Entdeckung auf Europa oder Enceladus ein potenzielles Zeichen für Leben, weil sie als Schlüsselkomponente für den Aufbau von Proteinen für das Leben auf der Erde wichtig sind. Die Aminosäuren könnten aus den tiefen Ozeanen dieser Monde stammen, dank der Aktivität von Geysiren, oder durch die Bewegung der eisigen Außenhüllen selbst.
Experimentelle Proben werden in den speziell entwickelten Dewar geladen, der mit flüssigem Stickstoff gefüllt und mit Gammastrahlen bestrahlt wird. (Bildnachweis: Candace Dawson)
Das Team nahm Aminosäureproben, versiegelte sie in luftleeren Gefäßen und kühlte sie auf etwa minus 321 Grad Fahrenheit (minus 196 Grad Celsius) ab. Dann beschossen die Forscher die Aminosäuren mit hochenergetischem Licht, so genannten „Gammastrahlen“, in verschiedenen Intensitäten, um die Überlebensfähigkeit der Moleküle zu testen.
Die Forscher testeten auch, wie gut Aminosäuren in toten Bakterien überleben können, die im Eis von Europa und Enceladus eingeschlossen sind, und untersuchten, welche Auswirkungen die Vermischung mit Meteoritenmaterial auf ihr Überleben hat.
Unter Berücksichtigung des Alters des Eises auf Europa und Enceladus sowie der Strahlungsumgebungen um beide Monde konnte das Team die Bohrtiefe und die Orte berechnen, an denen 10 % der Aminosäuren die radiolytische Zerstörung überleben würden.
Experimente dieser Art wurden schon früher durchgeführt, aber bei diesem speziellen Test gab es zwei Premieren.
Es war das erste Mal, dass Forscher niedrigere Strahlungsdosen für diese Moleküle in Betracht zogen, die die Aminosäuren nicht vollständig zerstören, wobei das Team davon ausging, dass beschädigte oder abgebaute Moleküle immer noch als Biomarker dienen könnten. Und es war auch das erste Mal, dass bei einem solchen Test das Überleben von Aminosäuren in Verbindung mit Meteoritenstaub untersucht wurde.
Das Team fand heraus, dass Aminosäuren schneller abgebaut werden, wenn sie mit Kieselsäuren vermischt werden, die denen im Meteoritenstaub ähneln. Allerdings wurden die Aminosäuren in toten Mikrobakterien langsamer abgebaut als im Durchschnitt. Dies könnte darauf zurückzuführen sein, dass das bakterielle Zellmaterial die Aminosäuren vor reaktiven Verbindungen schützt, die durch den Strahlenbeschuss entstehen und ansonsten ihren Abbau beschleunigen würden.
„Die langsamen Raten der Aminosäurezerstörung in biologischen Proben unter Europa- und Enceladus-ähnlichen Oberflächenbedingungen untermauern die Argumente für künftige Messungen zum Nachweis von Leben durch Europa- und Enceladus-Landermissionen“, sagte Pavlov. „Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Abbaugeschwindigkeit potenzieller organischer Biomoleküle in kieselsäurereichen Regionen sowohl auf Europa als auch auf Enceladus höher ist als in reinem Eis, so dass mögliche zukünftige Missionen zu Europa und Enceladus bei der Entnahme von Proben an kieselsäurereichen Orten auf beiden Eismonden vorsichtig sein sollten“, so Pavlov. Die Arbeit des Teams wurde am Donnerstag (18. Juli) in der Zeitschrift Astrobiology veröffentlicht.
