21.12.2022

Biomoleküle auf Enceladus?

Mit Massenspektrometrie auf Raumsonden lassen sich organische Substanzen eindeutig identifizieren.

Technisch wäre es für zukünftige Weltraummissionen möglich, DNA, Lipide und andere bakterielle Bestandteile auf Eismonden mit einem Ozean unter dem Eis in unserem Sonnensystem nachzuweisen – vorausgesetzt, diese Bausteine des Lebens existieren jenseits der Erde. Zu diesem Ergebnis ist jetzt ein internationales Team von Wissenschaftlern unter Beteiligung der Arbeitsgruppe von Bernd Abel vom Institut für Technische Chemie der Universität Leipzig gekommen. Die experimentelle Studie wurde unter anderem von der Deutschen Forschungs­gemeinschaft gefördert.

 

Abb.: Eis-Fontänen an der Oberfläche des Enceladus (Bild: NASA / JPL / Space...
Abb.: Eis-Fontänen an der Oberfläche des Enceladus (Bild: NASA / JPL / Space Science)

Der Saturnmond Enceladus ist bekannt für die kryovulkanischen „Geysire“, die Gas und Material in den Weltraum abgeben. Diese Emissionen bestehen größtenteils aus winzigen Eiskörnern, die aus einem „Wassermeer“ stammen, das sich tief unter der gefrorenen Oberfläche des Mondes befindet. Ähnliche Prozesse spielen sich vermutlich auch auf dem Jupitermond Europa ab.

Raumsonden können diese Eiskörner mit Massenspektrometern analysieren und Einblicke in die Zusammen­setzung des unterirdischen Ozeanwassers geben. In neuartigen Laborexperimenten ist es den Wissenschaftlern erstmals gelungen, das Auftreten von Bausteinen von Bakterien in Massenspektren von Eiskörnern zu simulieren. „In unseren Experimenten zeigen wir, dass zukünftige Raumfahrzeuge über die Technologie verfügen würden, um DNA, Lipide und sogar metabolische Zwischen­produkte dieser Bakterien nachweisen zu können, sofern solche Moleküle in den emittierten Eiskörnern vorhanden sind“, erklärt Abel, einer der Hauptautoren der Studie. „Das wäre selbst dann möglich, wenn die Biomoleküle in nur wenigen Eiskörnern in sehr geringen Konzentrationen vorhanden wären.“

Die Wissenschaftler analysierten im Rahmen ihrer Studie zwei verschiedene Bakterienarten und stellten fest, dass sich einige der untersuchten Biomoleküle deutlich voneinander unterschieden und je nach Bakterienart unterschiedliche biologische „Fingerabdrücke“ in den Massen­spektren hinterließen. „Dadurch können wir nicht nur bakterielle Bestandteile auf außerirdischen Meereswelten identifizieren, sondern auch verschiedene Bakterienarten voneinander unterscheiden“, betont Abel.

Die Ergebnisse dieser Studie kommen rechtzeitig vor dem Start der Mission Europa Clipper zum Jupitermond Europa, den die NASA im Oktober 2024 plant. Die Raumsonde soll auf ihrer Mission ein Impakt-Ionisations-Massen­spektrometer mitführen, an dessen Planung die Autoren der aktuellen Studie maßgeblich beteiligt waren. Sie sollen auch später die von diesem Gerät produzierten Daten auswerten. „Nachdem nun bestätigt wurde, dass die Technologie in der Lage ist, die Bausteine des Lebens zu erkennen, haben die Ergebnisse der Mission das Potenzial, sehr interessant und relevant zu sein“, erklärt Abel.

Die internationale Studie wurde in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern der Universität Zürich, der Open University in Milton Keynes, des Jet Propulsion Laboratory der NASA in Kalifornien, der Freien Universität Berlin und der Universität Leipzig durchgeführt.

U. Leipzig / DE

 

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