Mars: Es gibt doch organische Moleküle!

Nach gut 40 Jahren endlich der Beweis: Auch auf dem Mars gibt es organische Verbindungen – und damit Moleküle, die für das Leben eine wichtige Rolle spielen. Nachgewiesen hat sie der Mars-Rover „Curiosity“ an gleich vier Stellen im Gale-Krater. Sein bordeigenes Chemielabor wies in den Proben ringförmige und kettenförmige Kohlenwasserstoff-Verbindungen, aber auch organische Schwefelverbindungen nach, wie die Forscher im Fachmagazin „Science“ berichten. Ob die Moleküle biologischen oder nichtbiologischen Ursprungs sind, ist bisher allerdings unbekannt.

Kohlenwasserstoff-Verbindungen bilden die Grundbausteine lebender Organismen, sie sind aber auch in vielen Meteoriten enthalten, die seit der Frühzeit des Sonnensystems auf Erde, Mars und anderen Planeten einschlagen. Deshalb müsste auch die Oberfläche des Roten Planeten eigentlich mit organischen Molekülen angereichert sein.

Rätsel der fehlenden Moleküle

„Organische Moleküle sind zentral, um das biologische Potenzial des Mars zu verstehen“, erklären Jennifer Eigenbrode vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt und ihre Kollegen. „Ob sie von vergangenem Leben zeugen, Nahrung für Leben waren oder auch in Abwesenheit von Leben existieren, organische Materie in marsianischen Materialien liefert wichtige chemische Indizien für die Bedingungen und Prozesse auf diesem Planeten.“

Doch nach solchen organischen Verbindungen fahndeten Planetenforscher bisher weitgehend vergeblich. Zwar wiesen die Viking-Sonden in den 1970er Jahren und später auch der Mars-Rover Curiosity Spuren von Chlormethan nach, einem sehr einfachen organischen Molekül. Es blieb aber unklar, ob diese Verbindung tatsächlich aus dem Marsgestein stammte oder durch Kontamination in die Analysegeräte gelangt war.

Die Proben stammen von vier Stellen im Gale-Krater, hier ein Panorama. © NASA/JPL

Ringe, Ketten und Schwefelverbindungen

Jetzt jedoch ist Curiosity endlich fündig geworden. Das „rollende Chemielabor“ hatte an vier Stellen im Gale-Krater Proben entnommen – einer Senke, in der sich vor rund 3,5 Milliarden Jahren höchstwahrscheinlich ein Süßwasser-See mit lebensfreundlichen Bedingungen befand. Die Proben wurden im Ofen des Rovers auf mehr als 600 Grad erhitzt und die freiwerdenden Dämpfe anschließend von einem Massenspektrometer und einem Gaschromatographen analysiert.

Das Ergebnis: Das Marsgestein enthielt gleich mehrere verschiedene Varianten organischer Moleküle. Unter ihnen sind Schwefelverbindungen wie Thiophene und Dimethylsulfide, aber auch ringförmige Kohlenwasserstoffe wie Toluol, Chlorbenzol und Naphtalin sowie kettenförmige Kohlenwasserstoffe, wie Eigenbrode und ihre Kollegen berichten. Die Konzentration der jetzt nachgewiesenen organischen Verbindungen in den Proben lag im Bereich von zehn Teilen pro einer Million (parts per million) und mehr. Das ist das Hundertfache alle bisherigen Messungen auf dem Mars.

Die jetzt nachgewiesenen Moleküle sind zwar eher klein und nicht sonderlich komplex. Doch wie die Forscher erklären, handelt es sich möglicherweise um Fragmente von größeren, komplexeren Verbindungen, die bei der Analyse zerfallen sind oder in der Probenasche blieben.

Hinweis auf Leben?

Woher die organischen Moleküle stammen – ob sie biologischen oder nichtbiologischen Ursprungs sind – ist bisher unklar. „Curiosity hat die Quelle dieser organischen Moleküle nicht identifiziert“, sagt Eigenbrode. Wie die Forscher betonen, sind diese Verbindungen noch kein Beweis für vergangenes oder gegenwärtiges Leben auf dem Mars. Sie können stattdessen auch durch abiotische Prozesse entstanden oder durch Meteoriten auf den Roten Planeten gebracht worden sein.

Vor rund 3,5 Milliarden Jahren gab es im Gale-Krater wahrscheinlich einen lebenefreundlichen See. © NASA/JPL

Der Fundort spricht allerdings dafür, dass diese Moleküle vor Ort entstanden sind. Denn sie stammen aus einem Sedimentgestein, das vor rund 3,5 Milliarden Jahren am Grund eines Sees abgelagert wurde. Der als Murray-Formation bekannte Tonstein enthält Minerale, die auf eine einst lebensfreundliche Umgebung mit neutralen bis schwach alkalischen Seewasser hindeuten.

„Sind dies Anzeichen für Leben auf dem Mars? Das wissen wir nicht“, kommentiert Michael Meyer, Leiter des Marserkundungsprogramms der NASA. „Aber diese Ergebnisse zeigen uns, dass wir auf der richtigen Spur sind.“

Überraschend gut erhalten

Spannend auch: Die von Curiosity untersuchten Proben stammen aus den obersten fünf Zentimeter der Marsoberfläche – und damit aus einer chemisch sehr aggressiven und lebensfeindlichen Umgebung. „Die Marsoberfläche ist der kosmischen Strahlung ausgesetzt und die ionisierenden und oxidierenden Bedingungen sind dort extrem“, erklären Eigenbrode und ihre Kollegen. Lange hatten Forscher deshalb vermutet, dass organische Materie dort nicht erhalten bleiben kann.

Doch die neuen Funde widerlegen dies nun. Die Wissenschaftler vermuten, dass der hohe Schwefelgehalt viele dieser Verbindungen vor dem Zerfall bewahrt haben könnte. „Die Präsenz von Schwefel sorgt für strukturelle Verknüpfungen organischer Komponenten zu Makromolekülen und bildet einen oxidativen Puffer gegen degradierende Reaktionen“, erklären sie.

Das bedeutet: Wenn es auf dem Mars einst Leben gab, dann könnten die Spuren davon vielleicht doch noch erhalten sein. Am größten wäre die Chance für solche Funde noch tiefer im Untergrund: „Der Nachweis organischer Materie an der Oberfläche deutet darauf hin, dass tiefer unter der Oberfläche, wo die Wirkung der Strahlung geringer ist, noch besser erhaltene molekulare Funde zu machen sind.“ (Science, 2018; doi: 10.1126/science.aas9185)

(NASA, 08.06.2018 – NPO)