Lebensfreundliche Nachbarwelt

Schwefel und Lebenszyklen

Einen weiteren wichtigen Anstoß für die Suche nach Venus-Leben gab 2004 eine Publikation in der Zeitschrift Astrobiology. Darin dachten Grinspoon mit Dirk Schulze-Makuch (heute an der Technischen Universität Berlin) und drei Kollegen über eine auf Schwefel basierende Überlebensstrategie mutmaßlicher Venus-Organismen nach. Ringförmige S8-Moleküle würden sich für Mikroben gut als Schutzhülle gegen die extrem sauren Bedingungen in den Wolken eignen, in denen Schwefelsäure vorherrscht, mutmaßten die Wissenschaftler. Der achtatomige Schwefel absorbiert zudem Ultraviolettstrahlung bei 285 Nanometer Wellenlänge (die für irdische Bakterien besonders schädlich ist) und strahlt sie im sichtbaren Licht wieder ab, was als Energiequelle für Photosynthese-Prozesse dienen könnte. Schwefel kommt in den oberen Wolkenschichten häufig vor (acht Prozent der Masse). Er könnte von Mikroben auch photosynthetisch aus der Oxidation von Schwefelwasserstoff gewonnen werden (mit der Reduktion von Kohlendioxid zu Wasser).

Dass Schwefeldioxid und Eisenchlorid (FeCl3) nicht ausreichen, die partielle UV-Absorption der Venus-Atmosphäre vor allem zwischen 330 und 500 Nanometern zu erklären, haben Sanjay S. Limaye von der University of Wisconsin in Madison und ein internationales Kollegenteam 2018 nachgewiesen. Die zeitlich variierende Strahlenabsorption wurde schon 1928 auf UV-Fotos entdeckt und in diesem Jahrhundert vor allem mit den Venus-Orbitern Messenger und Akatsuki im Detail studiert. „Die gemessenen Kontraste von bis zu 40 Prozent ähneln verlockend den UV-Absorptionseigenschaften irdischer Biomoleküle“, schrieben die Forscher und verglichen deren Entwicklung über viele 1000 Stunden mit mikrobiellen Blüten in irdischen Seen und Meeren.

Die gemessene Aerosol- und Partikeldichte in den Venus-Wolken seien vereinbar mit 100 Millionen Zellen pro Kubikmeter und mehr, schätzen die Wissenschaftler. Zum Vergleich: Bakterien, die mithilfe von Flugzeugen und Ballonen in den irdischen Wolken in 15 bis 40, teilweise sogar in 77 Kilometer Höhe nachgewiesen wurden, haben eine Dichte von 1000 bis 100 Milliarden Zellen pro Kubikmeter.

Limaye und seine Kollegen diskutierten auch chemische Redoxreaktionszyklen auf der Basis von Molekülen mit Eisen- und Schwefel-Atomen, die mikrobiellen Stoffwechselreaktionen in der Venus-Atmosphäre zugrunde liegen könnten – vergleichbar mit dem Metabolismus extremophiler Bakterien in sehr heißen und sauren Lebensräumen auf der Erde.

All diese Spekulationen haben ein Defizit: Sie können nicht erklären, wie es die mutmaßlichen Venus-Organismen schaffen sollen, sich dauerhaft in der Atmosphäre aufzuhalten. Denn Abwärtsströmungen und die Schwerkraft sorgen unweigerlich dafür, dass größere Partikel – ob in Aerosolen eingeschlossen oder nicht – in die unteren höllisch heißen Dunstschichten oder sogar auf die Planetenoberfläche geraten und dort verbrennen.

Eine Lösung des Problems hat ein siebenköpfiges Team um die Planetenwissenschaftlerin Sara Seager vom Massachusetts Institute of Technology vorgeschlagen. Sie und vier weitere Teammitglieder – darunter Jane Greaves und William Bains – haben im September auch den Phosphan-Nachweis veröffentlicht, der für großes Aufsehen sorgte. Bereits im Februar 2020 hatten sie bei der Zeitschrift Astrobiology einen umfangreichen Artikel eingereicht, der im August vorab online publiziert wurde. Darin schlagen Seager und ihr Team erstmals einen kompletten hypothetischen Lebenszyklus vor. Das ist selbstverständlich kein Beweis dafür, dass in der Venus-Atmosphäre ein langlebiges Ökosystem existiert, doch biologisch möglich wäre das durchaus. Fest steht jedenfalls: Es wird höchste Zeit, unsere Nachbarwelt genauer zu inspizieren.

Neue Sonden zur Nachbarwelt

Die Raumfahrt hat die Venus in den letzten Jahren vernachlässigt. Den Mars observieren dagegen sechs Satelliten aus dem Orbit, zwei Rover sind auf der Oberfläche unterwegs, und drei weitere Missionen reisen zurzeit zum Roten Planeten. Außer von der japanischen Sonde Akatsuki („Morgendämmerung“), die 2010 startete und sich wegen einer Fehlfunktion des Triebwerks erst seit 2015 in einer Umlaufbahn befindet, wird die Venus momentan von keiner Raumsonde aus der Nähe erkundet. Es gibt zwar einige Pläne, aber noch ist nichts davon beschlossen und finanziert.

Indiens Raumfahrt-Agentur hat eine Venus-Mission namens Shukrayaan-1 vorgeschlagen, die bereits 2023 starten könnte. Die Sonde soll den Planeten umkreisen und vor allem die Chemie seiner Atmosphäre studieren. Auch Peter Beck brachte einen Miniatursatelliten zur Venus ins Gespräch. Mit seiner Privatfirma Rocket Lab in Neuseeland hat er bereits ein Dutzend Kleinraketen ins All geschossen.

Und die NASA, die im vergangenen Jahrzehnt mehrere Projekte abgelehnt hat – zuletzt 2017, um stattdessen zwei Planetoiden-Missionen zu realisieren –, gab im Februar bekannt, zwei Ideen für eine neue Finanzierungsrunde von vier Missionsfinalisten zu prüfen: DAVINCI+ und VERITAS konkurrieren gegen Vorhaben zum Neptun-Mond Triton oder zu Jupiters Vulkanmond Io. VERITAS (Venus Emissivity, Radio Science, InSAR, Topography & Spectroscopy) soll die Venus-Oberfläche besser kartieren, und DAVINCI+ (Deep Atmosphere Venus Investigation of Noble gases, Chemistry, and Imaging) soll mit einem Fallschirm durch die Atmosphäre gleiten und dabei deren chemische Zusammensetzung analysieren. Eine Arbeitsgruppe am Goddard Space Flight Center der NASA unter der Federführung von James Garvin, an der auch Grinspoon beteiligt ist, definierte im August 2020 eine Ballon-Mission zur Erkundung der Venus-Atmosphäre als „Prioriät für das nächste Jahrzehnt“.

Bereits bewilligt hat die NASA Entwicklungsgelder für Instrumente, die für eine Venus-Mission wie VICI (Venus In situ Composition Investigations) benötigt werden. Damit sollen zwei Landesonden in den uralten Tessera-Regionen abgesetzt werden. Doch dieses Projekt konnte sich 2017 nicht durchsetzen gegen eine Drohne, die in der Atmosphäre des Saturn-Monds Titan herumschwirren soll. Allerdings ist VICIs Teamleiterin Lori S. Glaze seit 2018 Direktorin der Planetary Science Division der NASA, was VICIs Chancen bei den nächsten Verhandlungsrunden verbessern dürfte. NASA-Administrator Jim Bridenstine kommentierte auf Twitter die Phosphan-Entdeckung immerhin so: „Es wird Zeit, der Venus eine höhere Priorität zuzugestehen.“

In Russland und Europa wird ebenfalls über Venus-Missionen nachgedacht. So hat die Europäische Raumfahrtagentur ESA eine Sonde namens EnVision auf der Agenda, die unsere Nachbarwelt metergenau mit Radar kartieren soll. Wenn die Mission nächstes Jahr beschlossen würde, könnte sie 2032 mit einer Ariane-6-Rakete starten.

Zuvor wird vielleicht schon Venera-D die Venus erkunden. Die Russische Akademie der Wissenschaften hatte dieses Projekt bereits 2003 vorgeschlagen, aber bewilligt ist es bis heute nicht. Hier sollen ein Orbiter und eine Landesonde an die früheren sowjetischen Venera-Erfolge anknüpfen und die Atmosphäre sowie die Oberfläche des Planeten inspizieren.

Auch eine Zusammenarbeit mit der NASA ist im Gespräch. Diese könnte Instrumente beisteuern sowie die Venus Atmospheric Maneuverable Platform (VAMP), die bereits von den Firmen Northrop Grumman und LGarde konzipiert wird: ein entfaltbares Ballon-Gleitflugzeug mit Wasserstoff-Gas und Elektro-propeller-Antrieb. Von Venera-D ausgesetzt, würde es mit einer Flügelspannweite von bis zu 55 Metern wochenlang mit bis zu 110 Kilometern pro Stunde in mindestens 50 Kilometer Höhe durch die Atmosphäre fliegen und sie genau erforschen. Neben Kameras und mehreren Spektrometern könnte auch ein Mikroskop an Bord sein, um nach Mikroorganismen in den Aerosolen zu suchen.

„Mit VAMP ließen sich die Bestandteile der Wolken analysieren“, sagt Rakesh Mogul, ein Biochemie-Professor an der California State Polytechnic University in Pomona und Mitglied im Team von Sanjay Limaye. „Venus könnte ein aufregendes neues Kapitel der Astrobiologie werden.“

Andreas M. Hein von der Université Paris-Saclay hat mit mehreren Kollegen eine Ballon-Mission zur Venus vorgeschlagen, die schon in wenigen Jahren Aerosole und Staubpartikel in der Atmosphäre einfangen könnte, um nach biogenen Stoffen und Mikroorganismen zu suchen, aber auch, um die noch wenig bekannten meteorologischen Bedingungen zu erkunden. Ein kleines Massenspektrometer könnte komplexe Moleküle detektieren, ein Mikroskop mögliche Bakterien aufspüren und Kameras sogar makroskopische Lebensformen ablichten, falls es sie gibt. Mit einer Nutzlast von unter 50 Kilogramm und einem Preis von weniger als 20 Millionen Dollar wäre die Mission selbst von Privatfirmen realisierbar. Der Raketenstart würde mindestens zehn Millionen Dollar kosten. Alle 584 Tage existiert ein optimales Startfenster (das nächste ist Ende 2021), bei dem die Venus in weniger als zwei Monaten erreichbar ist.

Falls also in diesem Jahrzehnt ein neuer Anlauf zur Venus erfolgt, wäre es sicherlich hilfreich, Detektoren speziell für Monophosphan mitzuführen. Noch besser wären Analysen von Wolkentröpfchen. Doch ob das beim Eintauchen während eines Landemanövers gelingt, ist fraglich. Besonders erfolgversprechend und ambitioniert wäre es, bei einem Vorbeiflug Luftproben zu entnehmen und für genaue Untersuchungen zur Erde zu bringen.

Wo entstand das Leben?

Falls wirklich Lebensformen die Venus-Atmosphäre bevölkern, stellt sich die Frage nach ihrem Ursprung. Dazu werden drei Möglichkeiten diskutiert:

Meteoritentaxi zur Venus

Die Panspermie-Hypothese ist verwegen, aber im Prinzip überprüfbar. Würde man in Atmosphärenproben Venus-Mikroben finden und biochemisch analysieren, ließe sich durch einen Nachweis bestimmter Proteine oder von Erbsubstanz-Molekülen DNA und RNA eine interplanetarische Verwandtschaft eindeutig belegen. Denn eine zufällige Übereinstimmung wäre extrem unwahrscheinlich.

Amir Siraj und Abraham Loeb von der US-amerikanischen Harvard University haben letzten September eine Variante der Panspermie-Idee zur Diskussion gestellt. Ausgehend von der Tatsache, dass etwa alle 1300 Jahre ein 60 Kilogramm schwerer Meteorit auf die Erde stürzt beziehungsweise zuvor in der Luft birst und verglüht, berechneten sie, wie oft ein solcher Himmelskörper in einem flachen Winkel in die Atmosphäre eintaucht und dann wieder ins All entweicht. Australische Astronomen hatten im Juli 2017 ein solches Ereignis beobachtet. Siraj und Loeb schätzen, dass in der Geschichte des Sonnensystems mindestens 600.000 derartige Meteoriten durch die Erdatmosphäre geflogen sind und innerhalb von 100.000 Jahren die Venus erreicht haben. Hätten sie dabei irdische Mikroorganismen aufgesammelt, könnten diese teilweise lebendig in die Venus-Atmosphäre gelangt sein und dort ein neues Zuhause gefunden haben.

Auch Reisen in die entgegengesetzte Richtung wären möglich. Da auf der Erde ähnlich viele Meteoriten gelandet sein müssen, die zuvor die Venus-Atmosphäre gekreuzt haben, könnte das Leben auf der Venus entstanden sein und erst später die Erde besiedelt haben. Dann wären wir, als ferne Nachfahren kosmischer Immigranten, letztlich alle Venusianer.