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Astronomie+Physik

Ein Minilabor für die Suche nach Marsleben

Ein zwei Meter tief reichender Bohrer des ExoMars Rovers wird das Minilabor MOMA mit Proben versorgen. (Credit: NASA's Goddard Space Flight Center/Dan Gallagher)

Gab oder gibt es Leben auf dem Mars? Dieser Frage soll bald eine neue Mission nachgehen: Für den ExoMars Rover haben Wissenschaftler raffinierte Analysetechnik auf die Größe eines Toasters geschrumpft, berichtet das NASA/Goddard Space Flight Center in Greenbelt. MOMA (Mars Organic Molecule Analyser) soll durch zwei unterschiedliche Verfahren nach Hinweisen auf Lebensformen in Proben suchen, die der ExoMars Rover aus dem Untergrund der Marsoberfläche bohren wird.

Heute ist er ein kalter Wüstenplanet, der uns bekannten Lebensformen keine Existenzgrundlage zu bieten scheint. Doch in den letzten Jahren zeichnet sich immer deutlicher ab, dass der Mars einst flüssiges Wasser an seiner Oberfläche besessen hat. Hinweise darauf haben auch die Rover Opportunity und Curiosity geliefert, die bisher schon die Marsoberfläche untersucht haben. Daran anschließen soll nun die ExoMars Rover Mission, deren Start für den Juli 2020 geplant ist. Es handelt sich um ein gemeinsames Projekt der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) und der russischen Raumfahrtagentur Roskosmos in Zusammenarbeit mit der NASA.

Proben aus dem Untergrund

Der ExoMars-Rover wird erstmals tiefere Einblicke in den Untergrund des Mars ermöglichen: Er verfügt über einen Bohrer, mit dem er Proben aus bis zu zwei Metern Tiefe holen kann. Dies ist wichtig, weil die Marsoberfläche kaum vor der Weltraumstrahlung geschützt ist, die organische Moleküle zerstören kann. Die Marssedimente bilden hingegen einen wirksamen Schutz. So scheint es möglich, in Proben aus dem Untergrund organische Moleküle zu finden, die Hinweise auf Leben liefern können. „Der zwei Meter tief reichende Bohrer des ExoMars Rovers wird das Minilabor MOMA mit einzigartigen Proben versorgen können. Möglicherweise enthalten sie organische Verbindungen aus einer Zeit, als Leben auf dem Mars existiert haben könnte“, sagt MOMA-Projektwissenschaftler Will Brinckerhoff vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt.

Für den Bau des winzigen Laborsystems haben verschiedene Einrichtungen in den USA und Europa zusammengearbeitet. Auch das Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Göttingen und das Laser Zentrum Hannover waren beteiligt. Um organische Moleküle auf dem Mars nachweisen zu können, musste das MOMA-Team Instrumente auf ein praktikables Format einschrumpfen, die normalerweise ein paar Arbeitstische in einem Chemielabor besetzen würden, berichtet das Goddard Space Flight Center. Das Resultat hat nun die Größe eines Toasters.

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Hitze- oder aber schonende Laserbehandlung

Das zentrale Instrument von MOMA bildet ein kleines Massenspektrometer, das geladene Atome und Moleküle nach ihrer Masse auftrennen kann. Das System verfügt über zwei Methoden der Probenaufbereitung, um möglichst viele verschiedene Arten von organischen Molekülen aufspüren zu können. Bei der einen wird die Probe in einer Art Ofen erhitzt. Dadurch verdampfen organische Moleküle. Sie gelangen anschließend in das Massenspektrometer, wo sie durch elektrische Felder aufgetrennt werden. Jede Substanz oder jedes Molekül besitzt unterschiedliche Masse-zu-Ladung-Verhältnisse. Die Analysetechnik von MOMA kann diese Merkmale erfassen, um die Moleküle zu identifizieren.

Allerdings eignet sich die Erhitzung im Ofen nicht zum Nachweis aller interessanten organischen Moleküle: Einige größere wie beispielsweise Lipide sind instabil und würden während der Hochtemperaturverdampfung zerbrechen. Deshalb haben die Entwickler das System zusätzlich mit Lasertechnik ausgerüstet: Zur Probenaufbereitung treffen bei dieser Methode nur kurze Laserimpulse das Material und bringen dadurch größere organische Moleküle schonend zum Verdampfen. Der Laser verpasst ihnen außerdem gleich eine elektrische Ladung, sodass sie anschließend im Massenspektrometer analysiert werden können.

Wie das NASA/Goddard Space Flight Center berichtet, hat MOMA nun kürzlich einen wichtigen irdischen Schritt auf dem Weg zum Mars absolviert: Das MOMA-Massenspektrometer-Team von Goddard hat das Gerät zu Thales Alenia Space in Turin geschickt, wo es in diesem Sommer in den Rover eingebaut werden soll. Der Start ist dann für den Juli 2020 geplant: Von Baikonur in Kasachstan aus wird eine Rakete den ExoMars Rover auf den Weg zum Mars schicken.

NASA/Goddard Space Flight Center

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