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Organische Verbindungen auf dem Mars entdeckt

Marsrover
Der Mars-Rover Curiosity hat organische Moleküle auf dem Mars entdeckt (Grafik: NASA/JPL-Caltech)

Schon die Viking-Raumsonden der 1970er Jahre fahndeten nach organischen Molekülen auf unserem Nachbarplaneten Mars. Denn deren Präsenz gilt als ein möglicher Hinweis auf die frühere Existenz von Leben. Jetzt, mehr als 40 Jahre später, ist der Mars-Rover Curiosity endlich fündig geworden: Sein chemisches Analysegerät hat mehrere verschiedene Kohlenwasserstoff-Verbindungen in Gesteinsproben aus dem Gale-Krater entdeckt. Diese Moleküle müssen nicht biologischen Ursprungs sein, sie belegen aber, dass auch auf unserem Nachbarplaneten organische Verbindungen bis heute erhalten sind.

„Organische Moleküle sind zentral, um das biologische Potenzial des Mars zu verstehen“, erklären Jennifer Eigenbrode vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt und ihre Kollegen. „Ob sie von vergangenem Leben zeugen, Nahrung für Leben waren oder auch in Abwesenheit von Leben existieren, organische Materie in marsianischen Materialien liefert wichtige chemische Indizien für die Bedingungen und Prozesse auf diesem Planeten.“ Kohlenwasserstoff-Verbindungen bilden die Grundbausteine lebender Organismen, sie sind aber auch in vielen Meteoriten enthalten, die Erde, Mars und andere Planeten seit der Frühzeit des Sonnensystems getroffen haben. Deshalb müsste auch die Oberfläche des Roten Planeten eigentlich mit organischen Molekülen angereichert sein. Umso überraschender und rätselhafter war es, dass die chemischen Analysen der Viking-Sonden in den 1970er Jahren keine dieser Moleküle eindeutig nachweisen konnten.

Die Nachfolge der Viking-Sonden hat seit dem 6. August 2012 der Mars-Rover Curiosity der NASA angetreten. Das „rollende Chemielabor“ ist dafür mit einem Ofen und modernsten Analysegeräten ausgerüstet, darunter ein Massenspektrometer, ein Gaschromatograph und ein Laserspektrometer. Mit dieser „Sample Analysis at Mars“ (SAM)-Instrumenteneinheit kann er Gesteinsproben, die er mit seinem Roboterarm aufgenommen hat, erhitzen und chemischen Analysen unterziehen. Im Gale-Krater, einer Senke, in der sich vor rund drei Milliarden Jahren höchstwahrscheinlich ein See mit lebensfreundlichen Bedingungen befand, hatte Curiosity bereits vor einigen Jahren Chlorbenzol entdeckt – einen chlorierten Kohlenwasserstoff und damit ein organisches Molekül. Doch damals blieb unklar, ob es sich nicht doch vielleicht um eine Kontamination handelte. Inzwischen hat Curiosity an vier weiteren Stellen Proben entnommen und analysiert – und diese bringen nun Klarheit.

Ringe, Ketten und Schwefelverbindungen

In den Proben wies das Chemielabor des Rovers gleich mehrere verschiedenen Formen organischer Moleküle nach. Unter ihnen sind Schwefelverbindungen wie Thiophene und Dimethylsulfide, aber auch ringförmige Kohlenwasserstoffe wie Toluol, Chlorbenzol und Naphtalin, sowie kettenförmige Kohlenwasserstoffe, wie Eigenbrode und ihre Kollegen berichten. Größtenteils handelt es sich dabei um kleinere Moleküle, die die Forscher als Fragmente größerer, möglicherweise komplexerer Verbindungen interpretieren. Denn beim Erhitzen der Proben im Ofen auf mehr als 600 Grad Celsius werden viele größere Moleküle zerstört oder bleiben in der Asche – und werden von den auf gasförmige Stoffe ausgerichteten Instrumenten nicht erfasst.

Die Konzentration der jetzt nachgewiesenen organischen Verbindungen in den Proben lag im Bereich von zehn Teilen pro einer Million (parts per million) und mehr, wie die Forscher berichten. Das ist das Hundertfache aller bisherigen Messungen auf dem Mars. Angesichts der Tatsache, dass alle Proben aus den oberen fünf Zentimetern der Marsoberfläche stammen, sei dies viel: „Die Marsoberfläche ist der kosmischen Strahlung ausgesetzt und die ionisierenden und oxidierenden Bedingungen sind dort extrem“, erklären Eigenbrode und ihre Kollegen. „Der Nachweis organischer Materie selbst dort deutet darauf hin, dass tiefer unter der Oberfläche, wo die Wirkung der Strahlung geringer ist, noch besser erhaltene molekulare Funde zu machen sind.“

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Ursprung noch unbekannt

Woher die organischen Moleküle stammen – ob sie biologischen oder nichtbiologischen Ursprungs sind – ist bisher unklar. „Curiosity hat die Quelle dieser organischen Moleküle nicht identifiziert“, sagt Eigenbrode. Wie die Forscher betonen, sind diese Verbindungen noch kein Beweis für vergangenes oder gegenwärtiges Leben auf dem Mars. Sie können stattdessen auch durch abiotische Prozesse entstanden oder durch Meteoriten auf den Roten Planeten gebracht worden sein. Der Fundort spricht allerdings dafür, dass diese Moleküle vor Ort entstanden sind. Denn sie stammen aus einem Sedimentgestein, das vor rund 3,5 Milliarden Jahren am Grund eines Sees abgelagert wurde. Der als Murray-Formation bekannte Tonstein enthält Minerale, die auf eine einst lebensfreundliche Umgebung mit neutralem bis schwach alkalischem Seewasser hindeuten.

„Curiosity hat schon zuvor belegt, dass der Gale-Krater vor rund 3,5 Milliarden Jahren lebensfreundlich war mit Bedingungen, die denen der frühen Erde ähnelten – und dort hat sich damals bereits Leben entwickelt“, schreibt Inge Loes ten Kate von der Universität Utrecht in einem begleitenden Kommentar. Ihrer Ansicht nach rückt mit dem aktuellen Nachweis organischer Verbindungen auf dem Mars die Möglichkeit zumindest näher, dass sich auch auf unserem Nachbarplaneten einst erstes Leben entwickelt haben könnte. Ähnlich sieht es auch Michael Meyer, Leiter des Marserkundungsprogramms der NASA: „Sind dies Anzeichen für Leben auf dem Mars? Das wissen wir nicht“, sagt er. „Aber diese Ergebnisse zeigen uns, dass wir auf der richtigen Spur sind.“

Quelle: Jennifer Eigenbrode (NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt) et al., Science, doi: 10.1126/science.aas9185

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