08.06.2018

Organische Moleküle auf dem Mars

Rover Curiosity untersucht 3,5 Milliarden Jahre altes Gestein – und den Methangehalt der Atmosphäre.

Bereits vor 15 Jahren zeigten Beobachtungen mit Teleskopen auf der Erde sowie Messungen der Raum­sonde Mars Express Spuren von Methan in der Atmosphäre des roten Planeten. Methan gilt unter bestimmten Voraus­setzungen als Biomarker: Auf der Erde stammen etwa neunzig Prozent des atmosphärischen Methans aus biologischen Quellen. Doch auch Vulkanismus oder geo­thermische Prozesse wie die Serpentinisierung können Methan erzeugen. Jetzt präsentiert ein internationales Forscherteam um Christopher Webster vom Jet Propulsion Laboratory der NASA in-situ-Messungen des Methan-Anteils in der Mars­atmosphäre mit dem durch­stimm­baren Laser-Spektrometer an Bord des US-amerikanischen Rovers Curiosity.

Abb.: Selbstporträt des Mars-Rovers Curiosity, der seit August 2012 im Gale-Krater auf dem roten Planeten unterwegs ist. (Bild: NASA)

Curiosity ist seit 2012 im Gale-Krater auf dem Mars unterwegs – entsprechend sind inzwischen Mess­daten aus fünf irdischen Jahren, entsprechend etwa drei Mars-Jahren, aufgelaufen. Wie Webster und seine Kollegen berichten, enthält die Mars­atmosphäre im Gale-Krater im Mittel 0,41 ppbv – also Milliardstel Volumen-Anteile – Methan, zeigt dabei aber eine starke jahres­zeitliche Variation von 0,24 bis 0,65 ppbv. Das Maximum erreicht der Methan-Gehalt der Atmosphäre dabei gegen Ende des Sommers auf der nördlichen Hemi­sphäre des Mars. Hinzu kommen vereinzelt temporäre Ausbrüche mit bis zu 7 ppbv.

Webster und sein Team folgern, dass das Methan in Form von Methan­hydrat im kalten Untergrund gespeichert ist und durch die jahres­zeitliche Erwärmung teilweise freigesetzt wird. Damit ist allerdings die Frage nach dem Ursprung des Methans nicht beantwortet: Es könnte auch durch biologische Prozesse in der lebens­freundlichen Epoche vor drei bis vier Milliarden Jahren entstanden sein. Denn damals, in der Noachischen Periode, gab es auf dem Mars offenes Wasser, Flüsse, möglicher­weise sogar Ozeane. Die Umwelt­bedingungen ähnelten jenen auf der jungen Erde. Auch auf dem Mars könnte damals also Leben entstanden sein.

Viele organische Stoffe – also chemische Verbindungen, die auf Kohlenstoff basieren – entstehen bereits durch chemische Prozesse im All und gelangen durch Staub und Meteoriten auf Planeten­oberflächen. Deshalb war es für die Mars­forscher überraschend, dass bislang – etwa mit den Viking-Sonden – kein Nachweis organischer Stoffe auf der Mars­oberfläche gelang. Offenbar zersetzen sich solche Stoffe dort insbesondere durch die starke ultra­violette Strahlung sehr schnell. Jennifer Eigenbrode vom Goddard Space Flight Center der NASA und ihre Kollegen. haben jetzt Bohr­proben aus zwei Regionen im Gale-Krater mit dem SAM-Labor an Bord von Curiosity analysiert – und zahlreiche thiophenische, aromatische und aliphatische Kohlenstoff-Verbindungen nachgewiesen.

Die Forscher vermuten, dass es sich dabei um Fragmente größerer komplexer Moleküle handelt. Die organischen Stoffe befanden sich in 3,5 Milliarden Jahre altem Ton­gestein – stammen also aus der lebens­freundlichen Noachischen Periode. „Organische Materie kann als Energie­quelle für einen Kohlen­stoff-Metabolismus dienen und so den Kohlen­stoff-Kreislauf in einem mikrobiellen System unter­stützen“, betonen Eigenbrode und ihre Kollegen. Die Grund­voraussetzungen für die Entstehung von Leben waren also auf dem jungen Mars ebenso gegeben wie auf der jungen Erde.

„Jetzt, da wir wissen, dass es damals organische Stoffe auf der Oberfläche gab“, kommentiert die nicht an den Forschungen beteiligte Planeten­forscherin Inge Loes ten Kate von der Universität Utrecht in den Niederlanden, „erscheint die Frage, ob auf dem Mars Leben entstanden ist, erst recht opportun.“

Rainer Kayser

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