Lebensfreundliche Nischen auf dem Mars

Der Mars gilt als einer der erdähnlichsten Planeten unseres Sonnensystems und steht deshalb seit langem im Mittelpunkt der Suche nach außerirdischem Leben. Die Bedingungen auf seiner Oberfläche sind jedoch extrem: Der Luftdruck ist sehr niedrig, die Temperaturen liegen meist weit unter dem Gefrierpunkt. Flüssiges Wasser, eine wesentliche Voraussetzung für Leben, wie wir es von der Erde kennen, kann dort heute daher eigentlich nicht dauerhaft existieren.

Eine mögliche Ausnahme bilden bestimmte Salze, die bereits auf dem Mars nachgewiesen wurden. Sie können Feuchtigkeit direkt aus der dünnen Atmosphäre aufnehmen und dadurch kleine Mengen flüssiger Salzlösungen bilden. Da Salz den Gefrierpunkt von Wasser stark herabsetzt, bleiben solche Lösungen auch bei sehr niedrigen Temperaturen flüssig und verdunsten nur langsam. Damit könnten sie zumindest zeitweise mikroskopisch kleine Lebensräume für besonders salztolerante Mikroorganismen schaffen.

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Leben auf dem Mars?

Um diese Möglichkeit zu untersuchen, wurden im Labor marsähnliche Bedingungen nachgestellt. Nachgeahmt wurden die Zusammensetzung des Marsbodens, das Vorhandensein hygroskopischer Salze und der Prozess der Deliqueszenz, d.h. die Absorption von Wasser aus der Atmosphäre durch Salze. Nicht simuliert wurden hingegen atmosphärische Bedingungen wie Temperatur, Druck und Atmosphärenzusammensetzung. Die Forschenden verwendeten ein Substrat, das in seiner Zusammensetzung dem Marsboden (Regolith) ähnelt, und mischten es mit verschiedenen Mars-typi­schen Salzen: Natriumchlorid, Natriumchlorat und Natriumperchlorat. Diese Salze unterscheiden sich sowohl in ihrer Fähigkeit, Wasser aufzunehmen, als auch in ihrer Schädlichkeit für Zellen.

In die Proben wurde die Hefe Debaryomyces hansenii eingebracht, ein besonders salztoleranter Mikroorganismus, der auch hohe Konzentrationen von Perchlorat tolerieren kann. Anschließend wurden die Proben zunächst vollständig getrocknet und später einer hohen Luftfeuchtigkeit ausgesetzt, wie sie auf dem Mars in der Nacht und den frühen Morgenstunden vorzufinden ist. Auf diese Weise konnten die Salze Wasser aufnehmen und Salzlösungen bilden – ähnlich wie es theoretisch auch auf dem Mars möglich wäre.

Das Ergebnis des 63-tägigen Experiments: Alle drei Salzsysteme konnten Wasser aus der Atmosphäre aufnehmen. Die Hefe überstand das Austrocknen in Böden mit Natriumchlorid (21,9 %), Natriumchlorat (39.3 %) sowie in einem Vergleichsboden ohne zusätzliche Salze (1,9 %). „Nachdem sich aus Natriumchlorid oder Natriumchlorat flüssige Salzlösungen gebildet hatten, begann sich die Hefe sogar wieder zu vermehren“, so Shivani Nundoo, Erstautorin der Studie. In Proben mit Natriumperchlorat stellten die Forschenden dagegen kein Überleben fest. Offenbar ist dieses Salz für den getesteten Organismus trotz seiner Wasseraufnahme zu toxisch. Selbst in der salzfreien Kontrolle zeigte sich Wachstum, was die Forschenden auf die geringe, aber vorhandene Wasseraufnahme des Regoliths zurückführen.

„Das Erstaunliche ist, dass dieser Organismus in Gegenwart von Chlorid- und Chloratsalzen aufgrund der relativ hohen Luftfeuchtigkeit der Atmosphäre überleben kann, aus der er das lebenswichtige Wasser bezieht. Dies ist äußerst relevant für potenzielles Leben auf dem Mars, da es dort zwar nicht regnen kann, die Luftfeuchtigkeit jedoch so hoch sein kann, dass sich sogar Nebel bildet“, so Schulze-Makuch. Die Studie aus seinem Fachgebiet liefert wichtige Hinweise für die Astrobiologie: Falls auf dem Mars jemals mikrobielles Leben entstanden ist oder möglicherweise bis heute existiert, könnten chlorid- oder chloratreiche Böden die besseren Überlebensräume bieten. Perchloratreiche Umgebungen erscheinen dagegen deutlich lebensfeindlicher. Damit rückt die Forschung chlorid- und chloratreiche Mikroumgebungen als potenziell lebensfreundlichere Habitate auf dem Mars stärker in den Fokus. [TU Berlin / dre]