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Irdische Hinweise auf Mars-Leben

Die Marsoberfläche und die Atacama-Wüste im Vergleich. (Fotos: NASA (links) / Alessandro Airo, TU Berlin (rechts))

Extrem trocken, salzig und scheinbar unbelebt – die Atacama-Wüste ähnelt in interessanter Weise der Marsoberfläche. Doch im Boden dieses irdischen Extremstandortes gibt es Leben, zeigt eine Studie: Mikroorganismen können dort lange schlummern, bis ihnen ein wenig Feuchtigkeit erneut Stoffwechsel-Aktivität ermöglicht. Die neuen Erkenntnisse liefern damit Hinweise zur Frage, ob auf Wüstenplaneten wie dem Mars noch immer Lebensformen existieren könnten, sagen die Forscher.

Manchmal regnet es nur einmal in zehn Jahren: Der zentrale Teil der Atacama-Wüste in Südamerika gilt als eine der lebensfeindlichsten Regionen der Erde. Neben der extremen Trockenheit scheint auch der hohe Salzgehalt des Bodens kaum Leben zu ermöglichen. Frühere Studien haben zwar bereits gezeigt, dass es dort Mikroorganismen gibt, bisher war allerdings unklar, ob sie in dem harschen Umfeld tatsächlich dauerhaft existieren. Es schien möglich, dass sie nur der Wind dorthin getrieben hat und sie nicht langfristig überleben können.

Ein Glücksfall: Es regnete

Um zu klären, ob es sich wirklich um mikrobielle „Einwohner“ der Atacama handelt, hat ein internationales Forscherteam nun umfangreiche Analysen von Bodenproben aus der Wüste durchgeführt. Die Wissenschaftler haben sie zwischen 2015 und 2017 an sechs verschiedenen Orten entnommen. „Wir haben gezielt Probenorte ausgewählt, die von etwas feuchteren Bedingungen an der Küste bis hin zu extremer Trockenheit im Inneren der Atacama reichen“, erklärt Co-Autor Dirk Schulze-Makuch von der Washington State University in Washington.

Für die Wissenschaftler waren allerdings nicht nur Informationen wichtig, wo es mikrobielles Leben gibt, sondern auch, ob es zu Änderungen im Laufe der Zeit und durch unterschiedliche Bedingungen kommt. Bezüglich der Untersuchung dieser Aspekte hatten sie großes Glück: Im April 2015 ereignete sich etwas Besonderes in der Atacama-Wüste – es regnete. So konnten die Forscher den Effekt des Lebenselixiers Wasser auf die Mikroben im Boden erfassen.

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Zur Untersuchung der Bodenproben nutzten die Forscher physiko-chemische sowie molekularbiologische Methoden. So untersuchten sie neben Enzymaktivitäten auch Spuren von Erbgut im Boden, das in Zellen aber auch frei vorkommen kann. „Auf diese Weise konnten wir untersuchen, welche Mikroorganismen tatsächlich in den verschiedenen Standorten in der Atacama-Wüste leben und stoffwechselaktiv sind, beziehungsweise welche Organismen nur noch durch ihre nackte DNA im Sediment repräsentiert werden und somit ein Signal aus der Vergangenheit darstellen“, sagt Co-Autor Dirk Wagner vom Deutschen GeoForschungsZentrum in Potsdam.

Geduldige Überlebenskünstler

So konnten die Forscher dokumentieren, dass im Boden der Atacama tatsächlich spezialisierte Bakterien zuhause sind. Ohne Wasser schlummern sie dort unbeschadet für lange Zeit und erwachen zu neuem Leben und vermehren sich, wenn es regnet. „Wir können deutlich zeigen, dass einige Zeit nach einem Niederschlagsereignis die Häufigkeit und die biologische Aktivität der Mikroorganismen wieder zurückgeht“, sagt Wagner. Doch die Mikroorganismen sterben nicht vollständig ab. Den Wissenschaftlern zufolge befinden sich vor allem in den tieferen Schichten der Atacama-Wüste Einzeller, die dort seit Jahrmillionen aktive Lebensgemeinschaften bilden und sich evolutionär an die harten Bedingungen angepasst haben. „Wir glauben, dass diese mikrobiellen Gemeinschaften hunderte oder sogar tausende von Jahren bei Bedingungen ruhen können, die denen auf einem Planeten wie dem Mars sehr ähnlich sind“, sagt Schulze-Makuch.

Er und seine Kollegen sehen dies als einen wichtigen Hinweis für die Suche nach außerirdischen Lebensformen: Wenn früher unter besseren Umweltbedingungen einmal Leben auf dem Mars existiert haben sollte, dann könnte es sich an den langsamen Übergang hin zu sehr trockenen Bedingungen angepasst haben, sagen die Wissenschaftler. Womöglich hat es dadurch bis heute in Nischen unter der Oberfläche überlebt.

Fragender Blick auf den Mars

Heute gibt auf dem Mars zwar keinen Regen mehr, doch der Mars ist dennoch nicht völlig trocken, wie Studien der letzten Jahre belegt haben: Manchmal kommt es dort demnach zu nächtlichen eisigen Niederschlägen, wodurch anschließen flüssiges Wasser in die oberflächennahen Schichten gelangen kann. Außerdem gibt es Hinweise auf Nebelbildung und an manchen Hängen bilden sich salzige Lösungen, die als Flüssigkeit zur Verfügung stellen. Prinzipiell ähneln die Verhältnisse also in gewisser Weise denen in der Atacama.

Als nächstes haben die Forscher nun den Don-Juan-See in der Antarktis ins Visier genommen. Sie wollen herausfinden, ob Leben in seinem extrem salzigen Wasser existiert, das noch bei minus 30 Grad Celsius flüssig ist. „Es gibt nur noch wenige Orte auf der Erde, um nach neuen Lebensformen zu suchen, die in Umgebungen überleben können, die man auch auf dem Mars findet“, sagte Schulze-Makuch. „Unser Ziel ist es zu verstehen, wie sie dazu in der Lage sind, damit wir wissen, worauf wir auf der Marsoberfläche achten müssen“, so der Wissenschaftler.

Quellen: Washington State University, GFZ GeoForschungsZentrum Potsdam, Helmholtz Centre, Originalveröffentlichung: PNAS, DOI: 10.1073/pnas.1714341115

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