Das glaube ich nicht
Gibt oder gab es Leben auf dem Mars? Um diese Frage zu klären, ist ein Ziel von Marsmissionen, Biomoleküle auf dem roten Planeten nachzuweisen. Doch können diese tatsächlich mit den aktuell eingesetzten Methoden identifiziert werden? Eine neue Studie zeigt nun, dass die rauen Bedingungen des Weltalls die Moleküle an der Marsoberfläche wahrscheinlich so verändern, dass diese von den Messgeräten der Mars-Rover nicht mehr erkannt werden. In tieferen Bodenschichten dagegen könnten dagegen durchaus nachweisbare Biomoleküle erhalten geblieben sein, so die Studie.
Im Februar 2021 landete der Mars-Rover „Perseverance“ auf unserem Nachbarplaneten. Eines seiner Ziele: Die Suche nach fossilen oder aktuellen Hinweisen auf Leben. Schon frühere Missionen hatten nachgewiesen, dass es vor drei bis vier Milliarden Jahren Wasser auf dem Mars gab, ebenso wie die Elemente Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel und Phosphor – wichtige Voraussetzungen für Leben. Die aktuelle Mission versucht nun, Biomoleküle in den Sedimenten zu finden. Diese wären deutliche Hinweise darauf, dass es tatsächlich einst Lebewesen auf dem Mars gab. Dazu nutzt „Perseverance“ eine Methode namens Raman-Spektroskopie. Dabei werden Proben mit Laserlicht bestrahlt. Die Streuung des Lichts gibt Aufschluss über die Zusammensetzung des Materials. Bislang wurden allerdings keine Biosignaturen entdeckt.
Auf der Suche nach Lebensspuren
Doch wäre es grundsätzlich möglich, mit dieser Methode Spuren vergangenen oder aktuellen Lebens auf dem Mars zu detektieren? Oder verändern sich Biomoleküle unter Weltraumbedingungen so stark, dass sie, anders als auf der Erde, mit der Raman-Spektroskopie nicht mehr nachweisbar sind? Um das herauszufinden, unterzog ein Team um Mickael Baqué vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Berlin sieben Moleküle einem Langzeit-Stresstest im Weltall. „Wir wählten die Moleküle danach aus, wie relevant sie mutmaßlich als Biosignaturen auf dem Mars sind, und danach, wie gut sie nach bisherigen Kenntnissen mit Hilfe der Raman-Spektroskopie nachweisebar sind“, erklären die Forscher.
Die Wahl fiel auf Chlorophyllin, ein Derivat des für die Photosynthese benötigten grünen Blattfarbstoffs Chlorophyll; die Vitamin-A-Vorstufe Beta-Carotin; das Pigment Melanin, das unter anderem in unserer Haut vorkommt; den Insektenpanzer-Baustein Chitin; das Pflanzen-Stützmolekül Zellulose sowie die beiden antioxidativen Pflanzenfarbstoffe Naringenin und Querzetin. 469 Tage lang setzten die Forscher diese Moleküle den Weltraumbedingungen an der Außenseite der Internationalen Raumstation ISS aus. Dabei wirkten die intensive ionisierende und UV-Strahlung, der alle 90 Minuten wechselnde Tag-Nacht-Rhythmus und die damit einhergehenden extremen Temperaturschwankungen auf die Proben ein.
Bedingungen auf dem Mars simuliert
Um die verschiedenen Bodenschichten des Mars zu simulieren, mischten Baqué und seine Kollegen die Moleküle mit Regolith, einem Material, das dem Marsboden nachempfunden ist. In drei Lagen wurden die Proben unter hoch transparentem Glas so verpackt, dass nur die oberste Lage den Weltraumbedingungen direkt ausgesetzt war, während die beiden darunter liegenden Lagen zumindest etwas von der starken Strahlung abgeschirmt waren – ähnlich wie tiefere Bodenschichten auf dem Mars. Nach dem Experiment wurden die Proben vor weiteren Licht- und Umwelteinflüssen abgeschirmt, auf die Erde zurückgebracht und dort mit Hilfe von Raman-Spektroskopie untersucht.
„Unsere Ergebnisse sind die ersten systematisch gemessenen Raman-Signaturen, quasi Fingerabdrücke von isolierten und im niedrigem Erdorbit dem Weltall ausgesetzten Biomolekülen“, erklärt Baqué. Für alle Proben, die sich direkt an der Oberfläche befanden, zeigte sich, dass die UV-Strahlung die Biomoleküle so stark verändert hatte, dass ihre Signale mit der Raman-Spektroskopie kaum noch identifiziert werden könnten. Die Spektren der tieferliegenden Schichten dagegen hatten sich nur wenig verändert.
Bedeutung für aktuelle und zukünftige Missionen
„Das bestätigt, dass wir die Raman-Spektroskopie als schnelle und zerstörungsfreie Messtechnik für die Suche nach Spuren von Leben auf dem Mars einsetzen können – insbesondere im von der UV-Strahlung abgeschirmten Untergrund“, sagt Baqué. Sein Kollege Jean-Pierre Paul de Vera ergänzt: „Diese Erkenntnis ist für diejenigen Marsmissionen, die nach Biosignaturen unter der Marsoberfläche suchen, von fundamentaler Bedeutung. Biosignaturen direkt auf der Oberfläche sind für die Raman-Spektroskopie allerdings schwieriger zu identifizieren. Doch dafür gibt es andere, heute noch besser geeignete Methoden.“
Die Ergebnisse kommen sowohl der aktuellen Marsmission als auch der zukünftig geplanten Rosalind-Franklin-Mission, die ebenfalls nach Lebensspuren auf dem Mars suchen soll, zugute.
Quelle: Mickael Baqué (Institut für Planetenforschung, DLR, Berlin) et al., Science Advances, doi: 10.1126/sciadv.abn7412
