Exo-Leben sicher nachweisen

Instrumente zukünftiger Weltraummissionen sind in der Lage, Aminosäuren, Fett­säuren und Peptide zu detektieren. Sie können sogar biologische Prozesse auf Ozean­monden in unserem Sonnen­system aufspüren, wie ein internationales Team, geführt von Wissenschaftlern der Forschungs­gruppe Planetologie der Freien Universität Berlin, herausfand. 
 

Enceladus ist einer der Monde des Saturn und berühmt für seine Gas- und Eisfontänen, die er in das Weltall ausstößt. Das Material dieser Fontänen stammt von dem unter einem Eispanzer liegenden unter­irdischen Ozean des Mondes. Ein ähnliches Phänomen findet vermutlich auf dem Jupitermond Europa statt. Die Zusammen­setzung der von diesen Wasserwelten ausgestoßenen Eisteilchen können von Raumsonden beim Durchflug durch die Eisfontänen untersucht werden. Dies gelingt, indem die Partikel mit Einschlags­ionisations-Massen­spektrometern analysiert werden. 

Wissenschaftler der Freien Universität Berlin haben nun einzig­artige Labor­experimente durchgeführt, bei denen sie die im Weltall aufgenommenen Massen­spektren solcher Eisteilchen detailgetreu simuliert haben. „In unserer ersten Studie haben wir Experimente mit Aminosäuren, Fettsäuren und Peptiden durchgeführt, um das spektrale Erscheinungs­bild dieser organischen Moleküle, die in den Eisteilchen eingeschlossen sein könnten, vorherzusagen,“ erklärt Fabian Klenner, Erst­autor beider Studien. „Unsere Daten zeigen, dass diese potenziellen Biomoleküle sogar in sehr geringen Konzentrationen eindeutig identifizierbar sind.“

Diese Ergebnisse führten die Forscher zur nächsten Frage: Könnten Massen­spektrometer auf Raumsonden gegenwärtig ablaufende biologische Prozesse auf Ozeanwelten aufspüren? „Einfach nur die Biomoleküle zu identifizieren, reicht nicht aus“, sagt der Leiter der Forschungs­gruppe Planetologie Frank Postberg. „Aminosäuren können beispielsweise auch durch chemische Prozesse ohne Mitwirkung von Leben entstehen. Wir müssen also ein bestimmtes spektrales Muster aus verschiedenen Amino­säuren identifizieren, um sicher zu sein, dass biologische Prozesse am Werk sind.“ 

Das Team untersuchte das Verhalten von Mixturen potenzieller Biomoleküle in einem Szenario, das für Ozean­welten realistisch ist. Hierbei fügten die Forscher auch eine Vielzahl von anderen organischen und inorganischen Substanzen zu ihren Proben hinzu und waren in der Lage, zwischen abiotischen und biotischen „Fingerabdrücken“ in den Massen­spektren zu unterscheiden. „Chemische Prozesse, die auf Leben in einer außer­irdischen Wasserwelt hinweisen, durch das Beproben von ein paar winzigen Eisteilchen aufzuspüren, wäre ein entscheidender Schritt für das Finden von Leben außerhalb der Erde. Und wir haben gezeigt, dass dies mit einem Massen­spektrometer auf einer vorbeifliegenden Raumsonde möglich ist“, erläutert Fabian Klenner.

Die Ergebnisse dieser Studien kommen rechtzeitig für die Europa Clipper Mission der NASA zu Jupiters Mond Europa, deren Start für 2024 geplant ist. Die Raumsonde wird ein für das Aufspüren von Biomolekülen geeignetes Massen­spektrometer mitführen, an dem die Forschungs­gruppe Planetologie der Freien Universität Berlin maßgeblich beteiligt ist.

FU Berlin / DE
 

Weitere Infos

• Originalveröffentlichungen
  F. Klenner et al.: Analog Experiments for the Identification of Trace Biosignatures in Ice Grains from Extraterrestrial Ocean Worlds, Astrobiol. 20,179 (2020); DOI: 10.1089/ast.2019.2065
  F. Klenner et al.: Discriminating Abiotic and Biotic Fingerprints of Amino Acids and Fatty Acids in Ice Grains Relevant to Ocean Worlds, Astrobiol., online 3. Juni 2020; DOI: 10.1089/ast.2019.2188
• Planetologie und Fernerkundung (F. Postberg), Freie Universität Berlin