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Spektakuläre Marsfunde: Organische Moleküle und ein Quäntchen Methan

Die neuen Funde sind der NASA eine Pressekonferenz wert. Aber handelt es sich dabei tatsächlich um Hinweise auf einstmaliges mikrobielles Leben?
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Seit seiner Landung auf dem Roten Planeten am 6. August 2012 untersucht der Marsrover Curiosity im Krater Gale die Gesteine an den Hängen des Aeolis Mons und die dünne Marsatmosphäre. Nun stellen Forscher um Christopher R. Webster vom Jet Propulsion Laboratory der NASA im kalifornischen Pasadena Ergebnisse über den Methangehalt der Atmosphäre vor, die aus Messungen während der vergangenen fünf Jahre auf dem Roten Planeten abgeleitet wurden. Eine weitere Gruppe von Planetenforschern um Jennifer L. Eigenbrode vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, hat mit Hilfe von Curiosity außerdem rund drei Milliarden Jahre alte Tonsteine auf dem Mars analysiert.

Das Ergebnis lässt aufhorchen: Die Wissenschaftler sind erstmals auf komplexere organische Moleküle gestoßen, nach denen bislang vergeblich gesucht worden war. Auch haben sie das Gas Methan nachgewiesen, das auf der Erde unter anderem von Mikroben freigesetzt wird. Deuten die beiden Funde also auf Leben hin, das es zumindest in ferner Vergangenheit auf dem Mars gegeben haben könnte?

Genauer betrachtet geht keines der neuen Ergebnisse als belastbares Indiz dafür durch. Der Methangehalt in der Marsatmosphäre ist mit einer Konzentration von im Mittel 0,41 Teilen pro Milliarde Teilchen extrem gering und liegt nahe an der Nachweisgrenze des eingesetzten Laserspektrometers an Bord von Curiosity. Spannend sind sie dennoch: Die Forscher um Webster werteten Messdaten aus 55 Monaten oder rund drei Marsjahren aus und stellten fest, dass die Methangehalte ausgeprägten jahreszeitlichen Schwankungen unterliegen. Der höchste Gehalt mit 0,65 Teilen pro Milliarde Teilchen zeigt sich am Ende des nördlichen Sommers, die geringsten Gehalte von 0,24 Teilen pro Milliarde Teilchen werden im südlichen Herbst gemessen.

Unklar ist, woher das Methan überhaupt stammt, auch wenn die Forscher eine Vermutung haben. Einerseits kann Methan (CH4), der einfachste Kohlenwasserstoff, durch geologische Prozesse entstehen, aber es kann auch als Stoffwechselprodukt von Mikroorganismen freigesetzt werden, die vielleicht im tieferen Untergrund der Marskruste existieren könnten. Ein geologischer Prozess wie beispielsweise die Reaktion des in der Marskruste sehr häufigen Silikatminerals Olivin mit Wasser im Untergrund, die so genannte Serpentinisierung, kann die geringen Mengen in der Marsatmosphäre sehr leicht erzeugen. Auch schwache vulkanische Aktivität könnte solch geringe Methanmengen freisetzen.

Die saisonalen Schwankungen führen die Forscher auf Einstrahlungseffekte der Sonne zurück, die im nördlichen Sommer die Gesteine der Marskruste besonders intensiv aufheizen. Die Forscher vermuten, dass das Methan unter anderem in Klathraten, so genannten Käfigmolekülen aus Wassereis, gespeichert sein könnte, die bei Erwärmung zerfallen und das Methan freigeben.

Tonsteine verraten Details über den jungen Mars

Auch die organischen Moleküle, die das Team um Jennifer Eigenbrode entdeckte, deuten nicht unbedingt auf Leben hin: Die Planetenforscher untersuchten an zwei Stellen im Krater Gale mit dem Instrument SAM, der "Sample Analysis at Mars" so genannte Schlamm- oder Tonsteine, die rund 3,5 Milliarden Jahre alt sind. Sie entstanden zu einer Zeit, als die Marsatmosphäre wesentlich dichter und feuchter als heute war. Die dabei gebildeten Ablagerungen aus feinen Gesteinspartikeln und Tonmineralen wurden dann unter Druck zu festen Tonsteinen verpresst. Um Kontaminationen durch später hinzugekommene Stoffe auszuschließen, werteten die Planetologen nur die bei Temperaturen oberhalb von 500 Grad Celsius freigesetzten Stoffe mit dem zu SAM gehörenden Massenspektrometer aus. Sie stießen dabei auf geringe Mengen komplexer organischer Moleküle, also Verbindungen von Kohlenstoff mit Atomen wie Wasserstoff, Schwefel, Stickstoff und Sauerstoff.

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Die Tonstein-Struktur Sheepbed im Blick von Curiosity | Der US-Marsrover Curiosity untersuchte in der als Sheepbed bezeichneten Region das Gesteinsmaterial, das aus Tonstein besteht. Die Gesteine enthielten geringe Mengen an komplexen organischen Verbindungen, nach denen bislang vergeblich auf dem Mars gesucht worden das war.

Bislang waren solche Verbindungen auf dem Mars trotz intensiver Suche nicht aufgespürt worden. Eigenbrode und ihre Kollegen vermuten: Dies liege auch daran, dass sich frühere Untersuchungen vor allem auf die bei tiefen Temperaturen freigesetzten Gase konzentrierten. Bei diesen Werten werden aber auch reaktive, im Marsboden weit verbreitete Stoffe wie Perchlorate freigesetzt. Sie reagieren so rasch mit den gleichzeitig freiwerdenden organischen Molekülen, dass letztere bereits zersetzt waren, bevor sie das Massenspektrometer überhaupt erreichen konnten. Möglicherweise sind die jetzt nachgewiesenen organischen Stoffe Bruchstücke von noch weit größeren Molekülen, die sich aber mit den Instrumenten auf Curiosity nicht direkt untersuchen lassen.

Die organischen Stoffe sind zwar für Biologen äußerst interessant, die auf dem Mars nach möglichem mikrobiellem Leben suchen, ihr Nachweis reicht jedoch nicht aus, dessen Existenz wirklich zu beweisen. Deutlich wahrscheinlicher dürfte eine andere Quelle sein: Organische Stoffe erreichen den Mars auch heute noch in Form von interplanetarem kosmischen Staub und Meteoriten aus dem Asteroidengürtel und lagern sich auf der Oberfläche ab. Besonders die Meteoriten vom Typ kohliger Chondrit enthalten große Mengen an komplexen organischen Molekülen, darunter sogar Aminosäuren. Pro Jahr erreichen den Mars somit zwischen 100 und 300 Tonnen organische Moleküle. Ein Teil dieser meteoritischen Materie wird nach und nach auch zu einem Bestandteil des Marsbodens und ist dort vor der Zerstörung durch die kosmische Strahlung und das ultraviolette Licht der Sonne geschützt.

23/2018

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 23/2018

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