Mars – Erde und zurück - wissenschaft.de
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Mars – Erde und zurück

Pendeln Mikroben zwischen den Planeten? Mars und Erde unterhalten einen regen Materialaustausch. Viele Steine flogen im Laufe der Jahrmilliarden zwischen den Nachbarn im Sonnensystem hin und her. Vielleicht brachten sie auch das Leben zur Erde.

Ein verheerender Angriff aus dem All besiegelte vor 65 Millionen Jahren das Schicksal der Dinosaurier: Mit der millionenfachen Wucht einer Atombombe schlug ein Asteroid, wahrscheinlich von Südosten her kommend, dort auf die Erdoberfläche, wo heute die mexikanische Ostküste ist. Eine Abkühlung der Atmosphäre durch Staub führte zu einem „atomaren Winter“. Er machte die Umwelt für die Riesenechsen, die damals die Herrscher der Erde waren, so unwirtlich, daß sie ausstarben.

Das höllische Geschoß vom Himmel war nicht einmalig. Heute beherrschen wir Menschen die Erde, doch das könnte jederzeit durch einen kosmischen Schlag wie damals jäh zu Ende sein – deswegen durchforsten Meteoritenforscher das Sonnensystem ständig nach Kollisionskandidaten.

Der Weltraum hat aber nicht nur Geschosse vom Atombomben-Kaliber für uns parat. Kleine, unscheinbare Meteoriten fallen jedes Jahr zu Dutzenden, Hunderten oder – die allerkleinsten – sogar millionenfach auf die Erde. Sie wird dadurch täglich um einige tausend Tonnen schwerer.

So landete auch ein Brocken von knapp zwei Kilogramm Masse vor 13000 Jahren im Schnee der Antarktis, wurde zugeschneit und verschwand tief im Eis. Erst in diesem Jahrhundert wurde er vom schneidenden antarktischen Wind wieder freigefegt und 1984 von Forschern in der Region Allan Hills gefunden. Er bekam die Fundnummer ALH 84001 – und wurde weltberühmt.

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NASA-Forscher ordneten den Stein aufgrund seiner Beschaffenheit dem Mars zu. Später fanden sie in ihm Strukturen, die einmal kleine Bakterien gewesen sein könnten – eine Sensation, die weltweit Aufsehen erregte: Leben auf dem Mars wäre demnach keine Phantasie, denn nun schien man den Beweis in der Hand und unter dem Mikroskop zu haben. Zugleich flammte die Diskussion wieder auf, ob die Ursprünge des Lebens auf der Erde lagen oder ob wir „Kinder des Weltalls“ sind.

Im März dieses Jahres fand in Houston/Texas eine Konferenz über diesen Fund statt: Sind es nun Lebensspuren oder nicht? Endlose Diskussionen – ohne konkretes Ergebnis. Die Frage nach der wahren Natur der „Nanobakterien“ – Fossilien oder lediglich leblose Mineralien – könnte in den nächsten Monaten endlich eine Antwort finden: Die amerikanische Biochemikerin Kathie L. Thomas-Keprta will mit einer neuen Methode einzelne der Bakterien vom Gestein lösen und öffnen. Damit hätte sie Einblick in ihre wahre Natur.

Mars-Meteoriten, die lange vor ALH 84001 herabgestürzt sind, haben das Leben auf der Erde nicht nur bedroht, wie die großen Bomben, die für diverse Artensterben verantwortlich gemacht werden: Sie könnten das Leben, das auf dem Mars vielleicht schon entstanden war, überhaupt erst auf die Erde gebracht haben. Die Forscher beschäftigt auch die Frage nach dem „Massenaustausch“ im Planetensystem. Denn es fliegen nicht nur Brocken vom Mars zur Erde, sondern auch umgekehrt – und andere Planeten und Monde bleiben auch nicht verschont.

Als in den späten achtziger Jahren feststand, daß einige auf der Erde gefundene Meteoriten von Mars und Mond stammen, waren die Wissenschaftler ratlos: Bei großen Meteoriteneinschlägen auf Planeten oder Monden wird zwar viel Material mit großer Wucht losgeschlagen, daß es aber den Anziehungsbereich des Himmelskörpers verläßt und in den Weltraum geschleudert wird, galt als höchst unwahrscheinlich.

So machte sich eine Arbeitsgruppe an der amerikanischen Cornell-Universität an die Arbeit: Bei welcher Einschlagsenergie wird Material freigesetzt und wie gelangt es zur Erde? Die Berechnungen zeigten, daß die Wahrscheinlichkeit für eine Freisetzung gar nicht so gering ist.

Um den Weg eines Meteoriten vom Mars zur Erde zu simulieren, wendeten die Forscher einen Trick an: Sie berechneten die Bahnen von vielen tausend Objekten, die beim Einschlag eines großen Brockens hochgeschleudert werden, und berücksichtigten dabei die Anziehungskräfte der Planeten bis hin zum Neptun. Die Geschosse können viele Millionen Jahre lang herumfliegen. Mit Hilfe ihrer Ergebnisse fertigten die Wissenschaftler eine Statistik an und analysierten die einzelnen zufälligen Treffer auf irgendeinen Körper im Sonnensystem.

Dabei kam Erstaunliches heraus: Rund 30 Prozent der Meteoriten fallen in die Sonne, und einige Stücke stürzen – auch noch nach längerer Irrfahrt im Weltraum – auf den Mars selbst zurück. Immerhin vier bis sieben Prozent finden den Weg zur Erde. Nach den Berechnungen ist alle Million Jahre mit einem gewaltigen Einschlag auf dem Mars zu rechnen. Dabei werden jedesmal Hunderte von Steinen ins All geschleudert – so daß die Erde von jedem dieser Ereignisse ein paar Brocken abbekommt.

Prof. Joseph Burns, der Leiter der erfolgreichen Arbeitsgruppe an der Cornell-Universität, betont, daß es sich nicht nur um die Einbahnstraße Mars-Erde handelt: „Wir haben herausgefunden, daß Planeten und Monde andauernd Materie austauschen.“ Burns geht noch weiter: „Wir bekommen jeden Monat Material vom Mars geliefert.“ Seine Rechnung wird von den Funden – vor allem aus der Antarktis – gestützt: Von den rund 15000 bisher geborgenen Meteoriten sind 12 als Mars-Meteoriten identifiziert, 11 kommen mit Sicherheit vom Mond, und viele sind noch gar nicht ausreichend untersucht worden, um ihre Herkunft sicher festzustellen.

Mindestens jeder tausendste Meteorit kommt also vom Mars – und wahrscheinlich fallen Tausende jährlich vom Himmel. Über die Jahrmillionen sammelt sich da einiges an: Man kann davon ausgehen, daß unentdecktes Mars-Material tonnenweise auf der Erde herumliegt, das meiste davon natürlich auf dem Boden der Ozeane.

Im antarktischen Eis werden häufig Meteoriten gefunden – nicht, weil dort etwa mehr lägen als anderswo, sondern weil sie dort auffallen. Wenn man auf dem eintönigen Eismantel des Südpols einen Stein findet – der schon von weitem sichtbar ist -, muß er vom Himmel gefallen sein.

Seit 1976 hat die NASA daher zusammen mit der amerikanischen Smithonian Institution einige mehrwöchige Expeditionen auf den antarktischen Eisschild gemacht, bei denen schon fast so viele Meteoriten gefunden wurden, wie bis dahin überhaupt bekannt waren. In der Frühzeit der Erde müssen viel mehr – kleine und große – Meteoriten auf die Erde gefallen sein als heute: Vor vier bis fünf Milliarden Jahren gab es noch viel mehr Asteroiden, die Planeten standen unter Dauerbeschuß.

Zu dieser Zeit war der Mars nach den Modellen der Planetologen noch eine freundliche Welt: Der Atmosphärendruck war höher als heute, es war wärmer, und flüssiges Wasser konnte existieren. Vielleicht gab es sogar Flüsse und Seen wie auf der Erde – das lassen ausgetrocknete Flußtäler vermuten.

Höheres Leben hat es vor einigen Milliarden Jahren also schwer gehabt, überhaupt zu existieren – denn jeder große Einschlag führte ziemlich sicher in eine Katastrophe. Aber Biologen staunen, was einfache Organismen alles überstehen: kochendes Wasser in Geysiren, den gigantischen Druck in mehreren Kilometern Tiefe und sogar die Reise durch das Vakuum des Weltraums. Auf einer Sonde, die nach einjährigem Aufenthalt im All wieder eingefangen wurde, fanden Forscher der NASA überlebende irdische Mikroorganismen.

Die meisten der Mars-Meteoriten halten sich aber einige Millionen Jahre im All auf, bevor sie auf die Erde fallen. Anhand der Veränderungen an der Oberfläche – verursacht durch kosmische Strahlung – wurde ausgerechnet, daß ALH 84001 etwa 16 Millionen Jahre für seine Reise zur Erde gebraucht hat. Das könnte kein lebender Organismus unversehrt überstehen: In dieser Zeit wird er von der kosmischen Strahlung so durchsiebt, daß nur eine leblose Hülle übrig bleiben kann, und auch die radioaktive Strahlung aus dem Meteoriten selbst schädigt die Keime pausenlos. In der Weltraumkälte erstarrt zudem jeder Mechanismus, der diese Schäden reparieren könnte.

Aber auch hier haben die amerikanischen Forscher eine Überraschung parat: Etwa ein Prozent der Mars-Meteoriten findet den Weg zur Erde innerhalb weniger Jahre, manche schaffen es sogar in wenigen Monaten auf dem direkten Weg, wie ihn Raumsonden nehmen. Für hartgesottene Einzeller ähnlich wie unsere Archaeabakterien wäre das kein großes Problem. Auch Prof. Burns meint: „Wenn es Leben auf dem Mars gab, dann ist es ziemlich wahrscheinlich, daß es die Erde erreicht hat.“

Denkbar ist natürlich auch der umgekehrte Weg, nämlich daß der Mars einst von der Erde aus mit Lebenskeimen besiedelt wurde. Doch die Raumfahrt für die Mikroben in diese Richtung ist schwieriger: Um das Erdanziehungsfeld zu überwinden, muß eine viel größere Geschwindigkeit als beim kleineren Mars erreicht werden. Dazu muß die Atmosphäre mit hoher Geschwindigkeit durchquert werden – die meisten Auswürfe bei einem großen Meteoriteneinschlag verglühen dabei. Eine kleine Chance besteht jedoch: Ein einschlagender Himmelskörper verursacht auf seinem Weg durch die Lufthülle ein Vakuum – ähnlich wie ein Blitz. Durch diesen Kanal könnte Auswurfmaterial die Erde verlassen, ohne zu verglühen.

Dennoch ist es unwahrscheinlich, daß der Mars einst von der Erde aus besiedelt wurde: Selbst wenn ein Steinbrocken die Erde verlassen hat, fällt er meist entweder auf die Sonne oder zurück auf die Erde. Denn nach Burns‘ Rechnungen driften die Auswürfe im Lauf der Zeit eher nach innen als in Gebiete weiter außen im Sonnensystem. Deswegen bekommt zum Beispiel die Venus eher Meteoriten ab als etwa der Mars.

Ob ein interplanetarer Lebenstransfer stattfand oder nicht, läßt sich vielleicht durch künftige Landungen auf dem Mars entscheiden: Gab es hier tatsächlich Leben oder gibt es das sogar heute noch? Eine der wichtigsten Prüfungen wäre, ob eine gefundene Lebensform mit irgendeiner auf der Erde verwandt ist. Falls diese Lebewesen den gleichen Aminosäure-Code wie Bakterien der Erde benutzen würden, könnte man von einem gemeinsamen Ursprung ausgehen. Aus dem Grad der Ähnlichkeit ließe sich sogar ermitteln, wann sich die Wege der Organismen getrennt haben.

Wenn wir feststellen würden, daß das Leben auf dem Mars entstanden ist und über Materieaustausch zur Erde gebracht wurde, wäre das natürlich keine endgültige Antwort auf die Frage, wie das Leben entstanden ist: Es schiebt die Lösung nur einige Millionen Kilometer und einige Millionen Jahre von der Erde weg. Falls das Leben auf dem Mars eine gänzlich andere biologische Struktur hätte als das auf der Erde, wäre das wirklich eine Sensation: Wenn schon auf zwei benachbarten Planeten unabhängig voneinander Organismen entstehen, müßte Leben ein im ganzen Universum sehr verbreitetes Phänomen sein.

Doch deswegen brauchte es nicht im All an Zivilisationen nur so zu wimmeln. Vom Einzeller bis zu höheren Wesen oder gar zu raumfahrenden Menschen ist der Weg lang, wie die Entwicklung auf der Erde beweist: Zwar gab es – nach der Formung der Erde vor rund 4,6 Milliarden Jahren – schon vor 3,5 bis 3,8 Milliarden Jahren einzelliges Leben auf unserem Planeten, doch erst vor 400 Millionen Jahren tauchten die ersten Landbewohner auf. Und die „Zivilisation“ ist gerade mal wenige tausend Jahre alt.

Die Entdeckung, daß es zwischen Mars und Erde einen regen Materialaustausch gab und gibt, hat auch für die Raumfahrt erhebliche Konsequenzen. Mars-Sonden werden bislang aufwendig sterilisiert, um den Mars nicht mit Erdorganismen zu verseuchen und um die Meßergebnisse bei der Suche nach Leben nicht zu verfälschen. Burns gibt zu bedenken: „Man muß sich die Frage stellen, ob es sinnvoll ist, Milliarden von Dollar auszugeben, um Raumsonden zu sterilisieren, wenn dieser Planet durch den natürlichen Austausch schon längst mit Erdmaterial kontaminiert ist.“

Nach den Plänen der NASA sollen im nächsten Jahrzehnt Mars-Sonden mit Gesteinsproben auf die Erde zurückkehren. Schon heute arbeitet die NASA Pläne aus, um die Öffentlichkeit, die empfindlich auf Fragen eventueller Kontamination reagiert, über diese sogenannten Sample-return-Missionen zu informieren. Die Raumfahrtbehörde befürchtet, daß Kritiker, die Angst vor Verseuchung der Erde haben, durch Bürgerinitiativen das Projekt gefährden. Auch internationale Proteste werden erwartet. Um dem zu entgehen, könnte die Untersuchung der Proben in der Erdumlaufbahn stattfinden: etwa auf der internationalen Weltraumstation, die in den nächsten Jahren entstehen soll.

Die NASA-Forscher hoffen, daß den Gegnern der Mission durch die Steine vom Mars der Wind aus den Segeln genommen wird: Wenn die Natur uns monatlich mit Mars-Material bombardiert, dann kann eine Sample-return-Mission auch nicht viel anrichten.

Doch auch eine Befürchtung in umgekehrter Richtung wäre plausibel: Dem möglichen Leben auf dem Mars könnte eine Kontamination mit Erdorganismen den Garaus machen – ähnlich wie der von Einwanderern nach Australien mitgebrachte Wildhund, der Dingo, den Beutelwolf ausrottete.

Neues ist für Altes immer gefährlich: Auch wenn es nicht gleich ausgerottet wird, muß es durch eine Phase der Anpassung. So brachten die Europäer nach der Entdeckung der Neuen Welt durch Columbus auch ganz unbeabsichtigt Krankheiten wie Diphtherie, Grippe, Masern und Pocken mit, die wahrscheinlich mehr amerikanischen Ureinwohnern das Leben gekostet haben als die Grausamkeiten und die Eisenschwerter der Conquistadores. Den Mars-Mikroben – wenn es sie denn gibt – könnte einiges bevorstehen. Die US-Forscher kommen dabei in arge Nöte: Einerseits wollen sie „new frontiers“ überqueren und außerirdisches Leben entdecken, andererseits wollen sie gerade dieses Leben dann auch schützen.

Nach der natürlichen, Jahrmilliarden alten Art des Materieaustauschs zwischen Mars und Erde hat der Mensch mit seiner Technik einen neuen, künstlichen Materietransfer geschaffen. Er könnte das biologische Antlitz beider Planeten nachhaltig verändern. Den Anfang haben wir mit unseren Raumsonden schon gemacht.

Till Mansmann

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