(Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/MSSS)
Ende 2013 und Anfang 2014 entdeckte der NASA-Rover Curiosity einen unerwarteten Anstieg der Methanwerte auf dem Mars – das Zehnfache des üblichen Wertes. Innerhalb weniger Monate verblasste die Spitze wieder. Seitdem hat Curiosity sechs weitere derartige Ereignisse aufgezeichnet, aber globale Messungen des Gases haben keine eindeutigen Ergebnisse erbracht.
Die Ursache für diese mysteriösen Methanspitzen könnte eine seltsame Form von außerirdischem Leben sein – oder es handelt sich einfach um interessante Chemie. In jedem Fall geschieht etwas Merkwürdiges auf dem Roten Planeten.
Methan ist relativ einfach: Es besteht aus einem Kohlenstoffatom, das an vier Wasserstoffatome gebunden ist, und diese beiden Elemente sind im Universum unglaublich häufig. Auf dem Mars gibt es jede Menge Kohlenstoff – er bildet das Rückgrat von Kohlendioxid, dem Hauptbestandteil der dünnen, aber beständigen Atmosphäre des Planeten.
Wasserstoff gibt es auch auf dem Mars – und buchstäblich überall sonst im Universum. Aber Wasserstoff ist ein sehr freundliches Element und kommt normalerweise in einem anderen Molekül gebunden vor. Um Methan herzustellen, muss dieser Wasserstoff freigesetzt werden.
Dankenswerterweise kennen wir auf der Erde bereits einen Prozess zur Erzeugung von freiem Wasserstoff. Wenn Wasser mit eisen- und magnesiumreichem Gestein interagiert, kann durch Oxidation Wasserstoff freigesetzt werden. Einer dieser Prozesse betrifft Olivin, ein Mineral, das sowohl reich an Eisen als auch an Magnesium ist. Wenn Olivin und Wasser zusammenwirken, kommt es zu einem Prozess, der Serpentinisierung genannt wird. Der Fall des Olivins ist besonders interessant, weil es ein sehr häufiges Mineral auf dem Mars ist.
Sobald der Wasserstoff frei ist, kann er unter den richtigen Bedingungen mit Kohlendioxid in einem Prozess namens Fischer-Tropsch-Synthese reagieren und Methan erzeugen. Doch damit all dies funktioniert, braucht der Mars flüssiges Wasser. Obwohl der Planet einst reich an Wasser war, wie die ausgetrockneten Flussbetten und die Erosion zeigen, ist er heute sehr trocken. Der einzige Ort, an dem flüssiges Wasser auf dem Mars existieren könnte, ist tief unter der Erde, hier und da in mikroskopisch kleinen Rissen und Spalten, ähnlich wie im Erdmantel. Wenn es tief unter der Erde flüssiges Wasser gibt, dann könnte dieses Wasser mit Mineralien reagieren und Wasserstoff freisetzen. Der Wasserstoff könnte dann mit Kohlendioxid reagieren und Methan erzeugen.
Aber was könnte die plötzlichen Ausbrüche von Methan auslösen, die Curiosity gemessen hat? Ein rein geologischer Prozess kann nur schwer zu einem schnellen Anstieg der Methanproduktion führen, da der Mars geologisch nicht so aktiv ist wie die Erde.
Vielleicht ist der Mars also „lebendig“. Sicherlich gibt es dort jetzt kein Leben auf der Oberfläche, obwohl es möglich ist, dass der Mars in seiner fernen Vergangenheit Leben beherbergt hat. Wenn es auf dem Mars noch Lebewesen gibt, dann müssen sie auch tief unter der Erde leben, weit weg von den Möglichkeiten unserer heutigen Beobachtungen.
Und das Leben auf dem Mars könnte nicht durch Photosynthese überleben, da das Sonnenlicht nicht in diese Tiefen vordringen kann. Es könnte auch keinen Sauerstoff verwenden, da es auf dem Planeten nicht genug freien Sauerstoff gibt, um es zu erhalten. Verborgenes Leben wäre also nicht wie die meisten Lebewesen auf der Erde.
Glücklicherweise gibt es auf der Erde eine so große Vielfalt an Lebensformen, dass es eine Klasse von Organismen gibt, auf die das zutreffen könnte: Methanogene. Diese Einzeller haben einen sehr merkwürdigen Stoffwechsel – sie „fressen“ Wasserstoff und scheiden Methan aus.
In diesem Szenario würden Methanogene an die Stelle chemischer Prozesse zur Erzeugung von Methan auf dem Mars treten. Wie alle Lebewesen auf der Erde bräuchten sie immer noch Kohlenstoff und flüssiges Wasser, um mit eisenhaltigen Mineralien zu reagieren und so Wasserstoff freizusetzen. Aber von dort aus würden die Methanogene den Wasserstoff verbrauchen und Methan als Abgas produzieren.
Die kurzen Methanspitzen, die auf dem Mars beobachtet werden, folgen in der Regel den Jahreszeiten, wobei der späte Frühling und der frühe Sommer die höchsten Methanwerte in der Atmosphäre zu haben scheinen. Die Einführung von Leben als Hypothese zur Erklärung eines astronomischen Rätsels ist zwar immer etwas weit hergeholt, aber in diesem Fall passt es natürlich, da viele lebende Organismen auf natürliche Weise auf saisonale Veränderungen reagieren.
Noch gibt es keine anderen Beweise für Leben auf dem Roten Planeten. Und es gibt auch keine Anzeichen für andere Nebenprodukte von Methanogenen, wie z. B. übermäßige Mengen an Ethan. Es ist also kein triftiger Grund für Leben auf dem Mars.
Außerdem muss es irgendeinen Mechanismus geben, um das Methan auf dem Mars so schnell zu zerstören, wie es auftaucht. Methan ist zwar in der Marsatmosphäre instabil, aber die derzeit bekannten Methoden wie Ub-Dissoziation und Oxidation brauchen Jahrhunderte, um sich zu entwickeln. Welche Methode wir also auch immer aushecken, um das plötzliche Auftreten von Methan zu erklären, sie muss mit einer Methode zu dessen Beseitigung einhergehen.
Was auch immer auf dem Mars geschieht, das jahreszeitliche Auf- und Abtauchen von Methan ist ein Zeichen dafür, dass es noch viel mehr über unseren Nachbarplaneten zu lernen gibt und dass er viele Geheimnisse unter seiner Oberfläche birgt.
