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Mars: Organische Moleküle als Indiz für Leben?

Forscher halten einen biologischen Ursprung für marsianische Thiophene für möglich

MArsrover Curiosity
Der Marsrover Curiosity hat verschiedene organiche Moleküle auf dem AMRs nachgerwiesen, die theoretisch biologischen Ursprungs sein könnten – hier ein Selfie des "rollende Chemielabors". © NASA/JPL-Caltech/MSSS

Gab es auf dem Mars einst Leben? Nach Ansicht einiger Forscher könnte die Präsenz bestimmter organischer Moleküle ein Hinweis darauf sein. Denn die vom Marsrover Curiosity auf dem Roten Planeten nachgewiesenen Thiophene sind auf der Erde meist biogenen Ursprungs. Und auch auf dem Mars sind einige biologische Entstehungswege wahrscheinlicher als chemische, wie die Wissenschaftler im Fachmagazin „Astrobiology“ berichten. Demnach könnten Bakterien diese organischen Verbindungen in der Frühzeit des Mars geschaffen haben.

Thiophen
Thiophene sind ringförmige Kohlenwasserstoffverbindungen aus vier Kohlenstoff- und einem Schwefelatom im Ring. © gemeinfrei

Gibt es organische, von Lebewesen geschaffene Moleküle auf dem Mars? Diese Frage ist bis heute umstritten. Zwar hatten schon die Viking-Sonden in den 1970er Jahren Chlormethan und Dichlormethan nachgewiesen, dies galt jedoch lange als Kontamination durch irdische Reinigungsmittel. Erst seit der Marsrover Curiosity im Jahr 2018 nicht nur Chlormethan, sondern auch komplexere organische Kohlenwasserstoffe wie Chlorbenzol, Naphtalin, Thiophene und Dimethylsulfat nachwies, scheint klar, dass es solche Moleküle auf dem Roten Planeten gibt.

Wie sind die schwefelhaltigen Kohlenwasserstoffe entstanden?

Doch die große Frage ist, wie diese organischen Moleküle entstanden sind: Wurden sie in der lebensfreundlicheren Frühzeit des Mars von ersten einfachen Lebewesen geschaffen? Oder sind sie doch nur Produkte abiotischer Prozesse? Mit dieser Frage haben sich nun auch Dirk Schulze-Makuch und Jacob Heinz von der TU Berlin und der Washington State University näher befasst. Für ihre Studie haben sie mögliche Entstehungswege der auf dem Mars entdeckten Thiophene nachvollzogen.

Thiophene bestehen aus vier Kohlenstoffatomen und einem Schwefelatom, die einen Fünfring bilden. Auf der Erde werden diese ringförmigen Verbindungen typischerweise in Steinkohlenteer und Erdöl gefunden – und beides sind Substanzen, die durch Zersetzung von biologischem Material entstanden sind. „Wenn man Thiophene auf der Erde findet, hält man sie in der Regel für biologischen Ursprungs“, erklärt Schulze-Makuch. „Aber auf dem Mars müssen wir natürlich höhere Maßstäbe ansetzen.“

Biologische Entstehungswege wahrscheinlicher als chemische

Die Analysen ergaben: Es ist durchaus möglich, dass die marsianischen Thiophene biologischen Ursprungs sind. „Wir haben mehrere biologische Entstehungswege identifiziert, die sogar wahrscheinlicher sind als chemische – aber wir benötigen noch echte Beweise“, sagt Schulze-Makuch. Seinen Ergebnissen nach könnten die Thiophene auf Bakterien aus der lebensfreundlichen Frühzeit des Roten Planeten zurückgehen.

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Allerdings: Auch eine abiotische Entstehung der Thiophene ist nicht ausgeschlossen, wie Heinz und Schulze-Makuch betonen. Theoretisch könnten die organischen Ringmoleküle durch die sogenannte thermochemische Sulfatreduktion gebildet werden, einen Prozess, der beim Erhitzen sulfathaltiger Substanzen auf mehr als 120 Grad abläuft. Auch Meteoriteneinschläge kämen in Frage.

Isotope könnten Antworten liefern

Mehr Aufschluss darüber, welchen Ursprungs die marsianischen Thiophene und andere organische Verbindungen tatsächlich sind, könnten auch Isotopenanalysen geben, wie die Forscher erklären. Denn die biochemische Produktion solcher Moleküle durch Bakterien oder andere Organismen beeinflusst das Isotopenverhältnis auf spezifische Weise: Im Gegensatz zu den chemischen Grundbausteinen ist das Verhältnis meist zugunsten der leichteren Isotope verschoben.

„Organismen sind faul“, so Schulze-Makuch. „Sie nutzen eher die leichten Isotope eines Elements, weil es sie weniger Energie kostet.“ Ein gegenüber den Grundbausteinen verschobenes Isotopenverhältnis sei daher ein verräterisches Indiz für Leben. Bisher allerdings liefern die Marssonden und Rover keine solchen Isotopendaten.

Hoffnung auf ESA-Marsrover

Diese Hinweise könnte aber der 2020 zum Mars startende Rover „Rosalind Franklin“ der Europäischen Weltraumagentur ESA liefern. Denn er hat ein Instrument an Bord, das auf die Analysen organischer Moleküle spezialisiert ist und auch Isotopendaten ermitteln kann.

Ob das allerdings ausreichen wird, um eindeutig den biologischen Ursprung der Mars-Moleküle zu belegen, bezweifelt selbst Schulze-Makuch: „Wie Carl Sagan schon sagte, erfordern außergewöhnliche Behauptungen auch außergewöhnlich gute Beweise „, so der Forscher. „Ich denke daher, dass es nötig sein wird, Menschen dorthin zu schicken, um dies eindeutig zu belegen.“ Erst wenn ein Astronaut durch ein Mikroskop schaute und eine Mikrobe sehe, sei es wirklich klar. (Astrobiology, 2020; doi: 10.1089/ast.2019.2139)

Quelle: Washington State University

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