(Bildnachweis: ESA Science Office)
Wissenschaftler wenden sich der chemischen Modellierung zu, um festzustellen, ob eisige Monde in unserem Sonnensystem das Zeug haben, Leben zu beherbergen – mikrobielles Leben, um genau zu sein.
Im Allgemeinen sind chemische Modelle entscheidend für das Verständnis der Bedingungen, die Leben, wie wir es kennen, auf anderen Planeten unterstützen könnten. Dazu werden verschiedene Faktoren modelliert, darunter das Klima, interstellare Umgebungen, Biosignaturen, die so etwas wie Fingerabdrücke des Lebens sind, und die allgemeinen chemischen Prozesse, die an diesen Orten ablaufen könnten. Aber wonach genau suchen wir, wenn es um die „Bewohnbarkeit“ geht? Ein blaues Paradies – oder das absolute Minimum?
Charity Phillips-Lander, eine leitende Wissenschaftlerin am Southwest Research Institute (SwRI), die derzeit organische Stoffe in Eiswelt-Laboranalogien untersucht, hat damit begonnen zu erforschen, ob dieses Instrument dazu beitragen kann, die Rolle rauer Umgebungen bei der Unterstützung mikrobiellen Lebens zu charakterisieren.
„Bei der Frage der Bewohnbarkeit geht es darum, die Umweltfaktoren einzugrenzen, die eine lebensfreundliche Umgebung wahrscheinlicher machen als eine unwirtliche“, sagte sie in einer Erklärung. „Die meisten geochemischen Modellierungsprogramme berücksichtigen keine organischen [kohlenstoffbasierten Moleküle] unter den auf Ozeanwelten zu erwartenden Bedingungen, so dass ich Dinge, die ich bei Laboruntersuchungen der Bedingungen auf eisbedeckten Monden in unserem Sonnensystem, wie Europa und Enceladus, gesehen habe, nicht modellieren konnte.“
Phillips-Lander und ihr Kollege Florent Bocher haben eine eigene Modellierungssoftware entwickelt, mit der sie die Bildung von organisch dotierten Eisporen – Eisstrukturen, die über mikroskopische Poren organische Verbindungen einschließen oder mit ihnen interagieren – simulieren und untersuchen, wie sich diese Strukturen unter extremen Bedingungen verhalten könnten. Die Bildung dieser Eisporen ist ein Phänomen, das auch auf der Erde auftreten kann, insbesondere in Polarregionen oder in Gletschereis. Dieser Prozess findet statt, wenn Eis Veränderungen wie Gefrieren, Auftauen oder Sublimation erfährt, was zur Bildung poröser Strukturen führt, in denen organische Moleküle eingeschlossen werden können.
Im Labor erzeugen Wissenschaftler absichtlich „organisch dotiertes Eis“, um diese Bedingungen nachzubilden und zu untersuchen, wie solche Strukturen auf anderen Welten entstehen oder sich verhalten könnten. Dazu gehört auch die Erforschung, wie Faktoren wie unterschiedliche Temperaturen, Drücke und kosmische Strahlung ähnliche poröse Formationen erzeugen könnten – Bedingungen, die Phillips-Lander in ihrer eigenen Laborarbeit untersucht hat.
Durch die Kombination dieser Laborbeobachtungen mit präzisen Berechnungsmodellen können die Forscher wertvolle Erkenntnisse darüber gewinnen, wie sich Eis in Umgebungen jenseits der Erde verhält, mit besonderem Augenmerk auf sein Potenzial, Leben oder chemische Reaktionen unter extremen Bedingungen zu unterstützen.
„Mit Verbesserungen wird dieses Instrument in der Lage sein, viele wertvolle Informationen über Ozeanwelten zu liefern“, sagte Bocher. „Es ist eine Sache zu wissen, welche chemische Zusammensetzung zu erwarten ist, aber es ist viel hilfreicher zu wissen, welche Verbindungen vorhanden sind und in welchen chemischen Phasen sie sich befinden.“
Die Forscher konzentrieren sich derzeit darauf, ihr Modell zu verbessern und zu verfeinern, um die genauen Bedingungen auf fernen Welten wie Enceladus – dem eisbedeckten Mond, der den Saturn umkreist – zu replizieren.
Enceladus ist besonders interessant, weil man vermutet, dass sich unter seiner Eiskruste ein unterirdischer Ozean befindet, eine potenzielle Umgebung, die mikrobielles Leben beherbergen könnte. Durch die Verbesserung ihrer Modelle kann das Team die einzigartigen Bedingungen solcher Monde besser simulieren und bestimmen, wie sich organische Verbindungen unter solchen Bedingungen verhalten könnten. „Dieses neue Projekt wird uns dabei helfen, die fehlenden Daten zu sammeln, sie in die Modellierungssoftware einzufügen und dann diese Modelle zu konstruieren, um einen größeren Kontext für Laboruntersuchungen dieser eisigen Ozeanwelten zu schaffen und hoffentlich auch das, was wir während einer zukünftigen Mission sehen würden“, sagte Phillips-Lander.
