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Mars: Potenziell lebensfreundliche Bedingungen

Das erste Bohrloch auf dem Mars

Der seit mehr als 200 Tagen auf dem Roten Planeten befindliche US-Marsrover Curiosity setzte Anfang Februar 2013 erstmals seinen Gesteinsbohrer ein, um eine Probe aus einem Sedimentgestein am Messpunkt "John Klein" zu entnehmen (wir berichteten). Nun liegen die ersten Auswertungen des dabei gewonnenen Gesteins vor.

Das feine Gesteinspulver enthielt unter anderem Tonminerale und Kalziumsulfat, die sich nur in einer wässrigen Umgebung bilden konnten. Dieses Resultat lässt zumindest den Rückschluss darauf zu, dass in der Frühzeit des Roten Planeten vor rund vier Milliarden Jahren Bedingungen herrschten, bei denen flüssiges Wasser über längere Zeiträume stabil war und mit den Gesteinen der Marskruste in Wechselwirkung treten konnte. Der Ort der Probenentnahme liegt am Ende eines kleinen Flussdeltas und könnte zumindest zeitweise auch der Boden eines flachen Sees gewesen sein.

Die Messstelle "John Klein" auf dem Mars | Der US-Marsrover Curiosity entnahm seine erste Gesteinsprobe an der Messstelle "John Klein" im Krater Gale. Der Fundort liegt südlich eines ehemaligen Flussdeltas (englisch: alluvial fan) und könnte der Boden eines ehemaligen flachen Sees sein. Das Bild wurde mit dem "Thermal Emission Imaging System" der US-Marssonde Mars Odyssey aufgenommen.

Im Bild sind die Resultate von "John Klein" rechts zu sehen. Auffällig ist eine helle Zone in der Mitte am unteren Bildrand nahe des abgeschirmten Primärstrahls, der auf Tonminerale der Smektit-Gruppe zurückgeht. Dies sind Schicht- oder Phyllosilikate, die sich bei der Verwitterung silikathaltiger Minerale in einer wässrigen Umgebung bilden. Dafür muss flüssiges Wasser über längere Zeiträume hinweg, mindestens einige 100 Jahre lang, auf sie einwirken. Smektite sind auf der Erde sehr weit verbreitet und unter anderem ein Hauptbestandteil von Schlamm und tonigen Böden. Neben den nicht weiter spezifizierten Tonmineralen stieß CheMin auf Feldspat der Plagioklas-Gruppe und die Silikatminerale der Pyroxen- und Olivin-Gruppen und etwas Magnetit (Eisenoxid). Bei ihnen handelt es sich um typische Hauptbestandteile von magmatischen Gesteinen, wie sie von Vulkanen gefördert werden. Im linken Teilbild ist das Diffraktogramm einer Probe zu sehen, die Curiosity an anderer Stelle (Rocknest) aus einer kleinen Anhäufung von losem Staub und Sand entnahm. Hier fehlen die Tonminerale völlig, das Lockermaterial besteht nur aus wasserfreien Mineralen.

Röntgen-Beugungsdiagramm der Gesteinsprobe "John Klein" | Das Instrument CheMin auf Curiosity nahm diese Röntgenbeugungsdiagramme von Marsbodenproben auf. Im linken Teilbild ist eine Messung an losem Staub und Sand dargestellt, die Curiosity vor einigen Monaten durchführte. Im rechten Teilbild ist das Diagramm der Gesteinsprobe "John Klein" wiedergegeben. Nahe am abgedeckten Primärstrahl in der Bildmitte am unteren Rand ist eine breite helle Zone mit der englischen Beschriftung "Phyllosilicate" sichtbar, bei der es sich um die Signatur von Tonmineralen der Smektit-Gruppe handelt. Sie findet sich nur bei "John Klein" und weist auf die Einwirkung von flüssigem Wasser im Gestein hin. Die anderen hellen Ringe sind die Beugungsmuster weiterer Minerale der beiden Gesteinsproben wie Plagioklas-Feldspat, Pyroxen und Olivin.

Außerdem untersuchte das Massenspektrometer des Rovers die im Gestein enthaltenen leichtflüchtigen Stoffe. Dafür wurde ein Teil des erbohrten Gesteinsmaterials in einem Ultrahochvakuumofen stufenweise erhitzt und die freigesetzten Gase dem angeschlossenen Instrument zugeführt. Im Diagramm ist am linken Rand die Signalstärke im Massenspektrometer in relativer Höhe dargestellt, am unteren Rand die Temperatur in Grad Fahrenheit. 480 Grad Fahrenheit entsprechen rund 250 Grad Celsius, 1500 Grad Fahrenheit 815 Grad Celsius. Beim Erhitzen werden zunächst Sauerstoff (O2, blau), Kohlendioxid (CO2, rot) und Wasser (H2O, schwarz) ausgetrieben. Dabei ist zu beachten, dass die Höhen der farbig dargestellten Kurven mit unterschiedlichen Faktoren multipliziert wurden, um sie deutlich voneinander hervorzuheben. Insgesamt bestimmte SAM mehr als 500 verschiedene Molekülmassen, hier sind nur fünf ausgewählt worden.

Massenspektrometrische Analyse der Gesteinsprobe "John Klein" | Aus dem Gesteinsmaterial von "John Klein" wurden bei Erhitzung in einem Ultrahochvakuumofen unter anderem Wasser (schwarze Kurve), Kohlendioxid (rot) und molekularer Sauerstoff (blau) bei fortschreitender Erhitzung freigesetzt. Sie wurden dann in das Massenspektrometer SAM (Sample Analysis at Mars) an Bord von Curiosity eingespeist. Am linken Bildrand ist die gemessene Intensität in relativen Einheiten abgetragen, am unteren Bildrand die Temperatur in Grad Fahrenheit. 480 Grad Fahrenheit entsprechen 250 Grad Celsius, 1500 Grad Fahrenheit 815 Grad Celsius. Die Kurven wurden mit unterschiedlichen Faktoren multipliziert, um ihre Verläufe deutlicher zu machen.

Wasser und Sauerstoff stammen aus den sich zersetzenden Tonmineralen, das Kohlendioxid könnte aus Karbonaten im Marsgestein oder aus der Marsatmosphäre kommen. Die Wasserkurve weist drei Maxima auf: Hier zerfallen bei steigender Temperatur unterschiedlich zusammengesetzte wasserhaltige Minerale. Erst ab Temperaturen oberhalb von etwa 500 Grad Celsius werden unterschiedliche Fraktionen von Schwefel frei (grüne und olivfarbene Kurven). Er stammt aus noch nicht näher bestimmten sulfidhaltigen Mineralen und dem bereits nachgewiesenen Kalziumsulfat.

Die Ergebnisse erlauben den Schluss, dass das Gestein von "John Klein", ein feinkörniges Schichtgestein aus magmatischen Mineralen und beigemengten Tonmineralen unter chemisch recht gutartigen Bedingungen nach irdischer Vorstellung entstand. Das Gestein bildete sich in einer feuchten Umgebung, die weder stark oxidierend, extrem sauer oder sehr salzhaltig war. Dies war bei den bislang von anderen Landesonden auf dem Mars untersuchten Gesteinen der Fall. Solch eine Umgebung wäre daher auch durchaus für primitive irdische Bakterien geeignet gewesen.

Aber der Nachweis von potenziell lebensfreundlichen Bedingungen ist noch kein Beleg für Leben. Was bei der Pressekonferenz der NASA nicht erwähnt wurde, war der Nachweis von komplex aufgebauten organischen Molekülen, also Verbindungen von Kohlenstoff mit Wasserstoff, Stickstoff und anderen Atomen. Sie sind aber eine Grundvoraussetzung für Leben, wie wir es kennen. Nach wie vor ist also die Frage, ob es jemals Leben auf dem Mars gegeben hat oder gibt, unbeantwortet.

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