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Doch keine Lebensspuren vom Mars?

Neuere Untersuchungen wecken Zweifel, ob diverse Besonderheiten in einem vom Mars stammenden Meteoriten tatsächlich von Lebewesen herrühren, wie NASA-Wissenschaftler dies behauptet haben.

Als David S. McKay und seine Mitarbeiter am Johnson-Raumfahrtzentrum der NASA in Houston (Texas) und der Stanford-Universität (Kalifornien) im August 1996 die Entdeckung möglicher Lebensspuren in einem Meteoriten vom Mars meldeten, erregten sie nicht nur in der Fachwelt großes Aufsehen (Spektrum der Wissenschaft, September 1996, Seite 112, und Februar 1998, Seite 70). Von Anfang an überwogen allerdings kritische Stimmen, welche die Indizien und Schlußfolgerungen der NASA-Forscher nicht für stichhaltig hielten. Inzwischen ist die Skepsis eher gewachsen; viele Wissenschaftler haben sich mit dem außerirdischen Gesteinsbrocken beschäftigt und gezeigt, daß nichtbiologische Erklärungen für die behaupteten Lebensspuren plausibler sind.

Vorab sei nur am Rande erwähnt, daß bisher auch keineswegs endgültig geklärt ist, ob der 1984 in der Allan Hills Region der Antarktis gefundene Meteorit mit der Bezeichnung ALH||84001 tatsächlich vom Mars stammt. Sein Gestein ist nämlich bereits vor 4,5 Milliarden Jahren kristallisiert – nicht nur wesentlich früher als die ältesten bekannten irdischen Gesteine, sondern auch als die anderen elf mutmaßlichen Marsmeteorite, deren Material erst vor weniger als 1,4 Milliarden Jahren erstarrte. Gerade die geringen Entstehungsalter dieser Meteorite sind ein wichtiges Argument für ihren Ursprung auf dem Mars, weil als Quelle nur ein großer, über lange Zeiträume thermisch aktiver Mutterkörper in Frage kommt. Außerdem konnten in ALH|| 84001 bisher keine Spuren der Marsatmosphäre nachgewiesen werden, wie sie sich in einigen anderen Meteoriten dieser Gruppe finden. Dennoch deutet die relative Häufigkeit der Sauerstoff-Isotope auf einen gemeinsamen Ursprung für ALH||84001 und die elf Meteorite hin, die höchstwahrscheinlich ihrerseits beim Einschlag eines größeren Meteoriten auf unserem Nachbarplaneten ausgeschleudert und von der Erde eingefangen wurden.

Als entscheidende Indizien für früheres Leben werteten McKay und seine Kollegen winzige Carbonat-Scheibchen in Rissen des Meteoriten in Verbindung mit der Tatsache, daß innerhalb dieser kalkartigen Ablagerungen winzige Strukturen, die an irdische Mikrofossilien erinnern, gemeinsam mit Eisensulfid- und Eisenoxid-Körnchen sowie organischen Verbindungen auftreten. Am Rande der Körnchen ist das Carbonat teilweise aufgelöst. Bei einem anorganischen Ursprung wäre dies nach Meinung der NASA-Wissenschaftler schwer zu erklären; denn die eisenhaltigen Partikel entstehen unter basischen Bedingungen, während sich Carbonat nur in saurem Milieu zersetzt. Nun gibt es aber irdische Bakterien, die sowohl Eisensulfid als auch lange Ketten von Eisenoxid-Kügelchen (Magnetit) bilden und in sauren Lösungen gedeihen; sie könnten die Körnchen hinterlassen und zugleich das umgebende Carbonat aufgelöst haben.

Nun sind die Magnetit-Teilchen in ALH||84001 allerdings höchstens zu relativ kurzen Ketten aufgereiht – wenn überhaupt. Außerdem haben Harry Y. McSween und seine Mitarbeiter an der Universität von Tennessee in Knoxville festgestellt, daß die Sulfide viel reicher an dem schweren Schwefelisotop S-34 sind als die entsprechenden Ausscheidungsprodukte irgendwelcher bekannten irdischen Bakterien. John P. Bradley vom Georgia Institute of Technology in Atlanta hält denn auch eine Kristallisation der eisenhaltigen Körnchen aus einer Flüssigkeits- oder Dampfphase bei Temperaturen zwischen 500 und 800 Grad Celsius für wahrscheinlicher. Die nichtbiologische Bildung solcher speziellen Magnetit-Körner, wie sie in ALH||84001 gefunden wurden, ließ sich sowohl im Labor nachvollziehen als auch in der Natur beobachten.

Auch für die Auflösung der Carbonate im Umkreis der Körnchen gibt es nach Überzeugung von Adrian J. Brearley von der Universität von New Mexico in Albuquerque eine mögliche anorganische Erklärung. Die Carbonat-Scheibchen bestehen nämlich aus einem magnesiumreichen Kern und einer eisenreichen Rinde, in welcher die Magnetitkörner und die anderen angeblichen Lebensspuren konzentriert sind. Der Meteorit könnte bei einem starken Stoß, wie er ihn mindestens zweimal erfahren haben muß, kurzzeitig auf mehr als 550 Grad Celsius aufgeheizt worden sein; bei dieser Temperatur hätte sich das eisenreiche Carbonat in der Rinde zu Magnetit zersetzt, während das beständigere magnesiumreiche im Zentrum unverändert geblieben wäre.

Eine heftig umstrittene Frage ist auch, bei welcher Temperatur die Carbonate entstanden sind, die in dieser Form in den anderen elf Marsmeteoriten nicht beobachtet wurden. Die Arbeitsgruppe von McKay schließt aus dem Verhältnis der Sauerstoff-Isotope, daß sie sich bei einer Temperatur zwischen 0 und 80 Grad Celsius aus wäßriger Lösung abgeschieden haben. Neuere Messungen durch Laurie A. Leshin von der Universität von Kalifornien in Los Angeles ergaben jedoch, daß das Isotopenverhältnis lokal stark variiert. Die Schwankungsbreite läßt sich unter realistischen Bedingungen nur erklären, wenn man annimmt, daß sich die Carbonate allmählich gebildet haben, während die Temperatur um mehr als 250 Celsiusgrade zunahm. Selbst unter extremen Bedingungen muß die Temperaturänderung mindestens 125 Celsiusgrade betragen haben, und unter den gegenteiligen Umständen ist sogar eine Spanne von 800 Celsiusgraden möglich. Daß in dieser Hitze Leben zu existieren vermochte, scheint unwahrscheinlich.

Als weiteres Glied in der Argumentationskette von McKay und seinen Mitarbeitern dienen bestimmte organische Verbindungen in ALH||84001, die als biologische Überreste gedeutet werden. Es handelt sich um polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAHs nach englisch polycyclic aromatic hydrocarbons). Theoretisch könnten derartige Verbindungen tatsächlich Zersetzungsprodukte früherer Lebewesen darstellen; als solche kommen sie auf der Erde zum Beispiel in Kohle und Erdöl vor. Man hat PAHs aber auch an vielen Stellen gefunden, wo sie garantiert nichts mit Leben zu tun haben – im interstellaren Medium ebenso wie im interplanetaren Staub und in einer Vielzahl von Meteoriten, die nicht vom Mars stammen. Ferner wurden sie sowohl in Autoabgasen als auch im Eis der Antarktis nachgewiesen.

PAHs entstehen unter bestimmten Bedingungen als Umwandlungsprodukte unterschiedlichster organischer Verbindungen biotischer wie abiotischer Herkunft. Ihre Entdeckung in einem Mars-Meteoriten ist also per se noch kein Beleg für früheres Leben, was McKay auch einräumt. Als Hinweis auf einen biologischen Ursprung im Falle von ALH||84001 führt er jedoch an, daß die PAHs in den Carbonat-Scheibchen besonders hoch konzentriert seien. Damit widerspricht er allerdings den Ergebnissen einer früheren Untersuchung seiner eigenen Arbeitsgruppe, wonach die PAHs nicht innerhalb, sondern außerhalb der Carbonate angereichert seien und sich in einzelnen Scheibchen sogar überhaupt nicht nachweisen ließen. Auch wir am Institut für Planetologie der Universität Münster haben festgestellt, daß PAHs überall in dem Meteoriten vorkommen und ihre Konzentration in den Carbonaten eher geringer ist als im umliegenden Gestein.

Neuere Befunde legen nahe, daß die Kohlenwasserstoffe und andere organische Verbindungen in ALH||84001 größtenteils irdischer Herkunft sind. So zeigte sich, daß auch andere antarktische Meteorite mit PAHs verunreinigt sind, und Luann Becker von der Universität von Hawaii in Honolulu fand heraus, daß die PAHs in ALH||84001 denen im Eis der Allan Hills Region stark ähneln. Nur etwa 20 Prozent des organischen Kohlenstoffs in ALH||84001 dürften nach Einschätzung von A. J. Timothy Jull von der Universität von Arizona in Tucson tatsächlich vom Mars stammen; diesen Teil jedoch mit extraterrestrischem Leben in Verbindung zu bringen ist mehr als voreilig.

Und wie steht es mit den als Mikrofossilien interpretierten Strukturen innerhalb der Carbonate (Bild)? Auch ihre Beweiskraft ist zweifelhaft. So hat Bradley zumindest für einen Teil von ihnen gezeigt, daß es sich um rein mineralogische Strukturen an den Enden von Kristallen handelt, die unter anderem nur deshalb besonders hervortreten, weil sie für die elektronenmikroskopische Aufnahme mit einer etwa 10 bis 20 Nanometer (millionstel Millimeter) dicken Schicht aus Gold oder einer Gold-Palladium-Legierung

bedampft wurden. Außerdem entdeckte Derek W. G. Sears von der Universität von Arkansas in Fayetteville kürzlich vergleichbare Strukturen in einem Meteoriten vom Mond, der ebenfalls in der Antarktis gefunden worden war.

Obwohl McKay und seine Kollegen Artefakte nicht ausschließen, ja sogar bestätigen, halten sie einen Teil ihrer Strukturen nach wie vor für Mikrofossilien. Dies hat Bradley mit der Suche nach Würmern in einem Teller voller Spaghetti verglichen. Solange die Würmer sich nicht bewegen und aussehen wie Spaghetti, kann man sie wohl kaum von den Nudeln unterscheiden. Der Mikropaläontologie J. William Schopf von der Universität von Kalifornien in Los Angeles, der die ältesten Lebensspuren auf der Erde entdeckt hat, ist der Meinung, daß die in ALH||84001 beobachteten Strukturen viel zu klein für versteinerte Organismen sind; bei einer Länge von ungefähr 100 und einer Dicke von 20 Nanometern haben sie weniger als ein Tausendstel des Volumens vergleichbarer irdischer Mikrofossilien.

Nun haben McKay und seine Mitarbeiter bei der Interpretation ihrer Untersuchungsergebnisse zwar zugegeben, daß es für jedes einzelne Phänomen durchaus alternative Erklärungen geben könne, dem jedoch entgegengesetzt, daß eine Gesamtbewertung aller Befunde frühes Leben auf dem Mars als plausibelste Erklärung erscheinen lasse. Dies setzt freilich voraus, daß es einen inneren Zusammenhang zwischen den Beobachtungen gibt und daß sie wirklich alle mit Leben zu vereinbaren sind.

Beides scheint nach den jüngsten Erkenntnissen eher zweifelhaft. Skepsis weckt vor allem die Tatsache, daß die Carbonate keineswegs, wie von McKays Gruppe behauptet, mehr PAHs enthalten als der restliche Meteorit, sondern sogar eher weniger, und daß die angeblich biologisch gebildeten Ablagerungen sehr wahrscheinlich unter Bedingungen entstanden, die sich schwerlich mit Leben vertragen. Obwohl einige Wissenschaftler immer noch eine organismische Ursache für möglich halten, ist die Mehrheit skeptisch. Ob es Leben auf dem Mars gegeben hat oder vielleicht noch gibt, bleibt damit eine offene Frage. Klarheit kann wohl allenfalls eine Raumfahrtmission schaffen, die Probenmaterial von unserem Nachbarplaneten unter kontrollierten Bedingungen zur Erde bringt.

Ausführliche, regelmäßig aktualisierte Informationen zum Stand der wissenschaftlichen Diskussion über ALH||84001 finden sich im World Wide Web unter http://cass.jsc.nasa.gov/lpi/meteorites/mars–meteorite.html.



Aus: Spektrum der Wissenschaft 6 / 1998, Seite 22
© Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft mbH
6 / 1998

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft 6 / 1998

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