Mögliche Biomoleküle auf dem Mars entdeckt

Indiz für Marsleben? Der NASA-Marsrover Curiosity hat Moleküle auf dem Mars entdeckt, die biologischen Ursprungs sein könnten. In Proben von Tongestein wies der Rover erstmals Kohlenwasserstoffe mit bis zu zwölf Kohlenstoffatomen nach – es sind die längsten je auf dem Mars entdeckten organischen Moleküle. Diese Alkane könnten Abbauprodukte von langkettigen Fettsäuren darstellen, wie sie beispielsweise in Zellmembranen von Organismen vorkommen. Allerdings ist auch ein abiotischer Ursprung nicht ausgeschlossen.

Gab es einst Leben auf dem Mars? Und haben diese Organismen organische Relikte hinterlassen? Bisher ist diese Frage ungeklärt – obwohl der NASA-Rover Curiosity inzwischen reichlich organische Moleküle im Gale-Krater entdeckt hat. Sein bordeigenes Chemielabor SAM hat verschiedene Kohlenwasserstoffe und organische Schwefelverbindungen wie Chlorbenzol, Naphtalin, Thiophen und Dimethylsulfat in Proben nachgewiesen.

Doch sind diese organischen Moleküle biologischen Ursprungs? Noch ist dies strittig. Denn einige der auf dem Mars nachgewiesenen Moleküle werden zwar typischerweise von Lebewesen erzeugt, auch ihre Isotopenwerte könnten für einen biologischen Ursprung sprechen. Aber es gibt auch abiotische Bildungswege für solche Moleküle. Ein echter Beweis für vergangenes Leben auf dem Mars steht daher noch aus.

Alkane mit bis zu zwölf Kohlenstoffatomen

Jetzt hat Curiosity einen weiteren Fund gemacht. Er trat bei der Analyse von Proben aus den tonigen Schichtsilikaten des sogenannten Cumberland Mudstone im Gale-Krater auf. Das Chemielabor des Rovers hatte diese Proben erst auf 450 Grad, dann auf 850 Grad erhitzt, um anschließend die resultierenden Moleküle im Massenspektrometer zu analysieren. Caroline Freissinet von der Sorbonne Universität in Paris und ihre Kollegen von der NASA hatten die Analysemethode zuvor so modifiziert, dass sie auch längerkettige organische Moleküle detektieren konnte.

Prompt wurde Curiosity fündig: „Das Experiment enthüllte die Präsenz von Dekan (C₁₀H₂₂), Undekan (C₁₁H₂₄) und Dodekan (C₁₂H₂₆)“, berichten Freissinet und ihr Team. Alle drei Verbindungen sind demnach langkettige Kohlenwasserstoffe aus der Gruppe der Alkane. „Dieser Nachweis erweitert die Vielfalt der organischen Molekülklassen auf dem Mars“, so die Forschenden. Die Konzentration dieser Alkane lag zwischen 27 und 53 parts per billion (ppb).

Mögliche Abbauprodukte von Fettsäuren

Damit hat der Marsrover die bisher schwersten und langkettigsten organischen Moleküle auf dem Mars entdeckt. „Dies ist eine bedeutende Entdeckung, die demonstriert, dass größere organische Moleküle in den urzeitlichen Sedimenten des Mars erhalten bleiben können, trotz der intensiven Strahlung und dem hochgradig oxidierenden Milieu“, konstatieren die Forschenden. Das weckt Hoffnung darauf, dass vielleicht sogar biologische Relikte in den schützenden Tongesteinen des Mars überdauert haben – sofern es sie je gab.

Spannend sind die Funde aber vor allem deshalb, weil sie Relikte typischer Biomoleküle sein könnten: Die Alkane könnten aus langkettigen Fettsäuren entstanden sein, wie sie beispielsweise in den Zellmembranen von Organismen vorkommen. „Laborversuche stützen die Hypothese, dass die detektierten Alkane im Tongestein ursprünglich als langkettige Carboxylsäuren aus elf bis 13 Kohlenstoffatomen konserviert waren“, berichten Freissinet und ihre Kollegen. Erst als diese Fettsäuren im Chemielabor von Curiosity erhitzt wurden, entstanden daraus die Alkane.

Biologischen Ursprungs oder nicht?

Könnten diese Kohlenwasserstoffe demnach biologischen Ursprungs sein? Sollte sich dies bestätigen, wäre dies der erste Nachweis einer Biosignatur auf dem Mars – eines chemischen Relikts marsianischer Lebensformen. „Die Präsenz von Dekan, Undekan und Dodekan könnte auf den Abbau von langkettigen Fettsäuren wie Palmitin-, Stearin- oder Oleinsäuren zurückgehen, die unter bestimmten Bedingungen als Biosignaturen angesehen werden“, so das Team.

Noch ist dies aber nicht gesichert: „Bisher erlauben es uns die aromatischen und aliphatischen Verbindungen nicht, ihren Ursprung als eindeutig biotisch oder aber abiotisch einzustufen“, betonen Freissinet und ihre Kollegen. Denn theoretisch können langkettige Alkane auch rein geochemisch entstehen. Allerdings: „Abiotische Prozesse, beispielsweise in hydrothermalen Quellen, erzeugen vornehmlich Carboxylsäuren mit kürzeren Ketten und nur wenige längerkettige Fettsäuren“, erklären die Forschenden.

Der Fund von primär langkettigen Alkanen in den Marsproben könnte daher ein Indiz für einen biogenen Ursprung dieser Moleküle sein. Hinzu kommt: „Von irdischen Mikroben erzeugte Fettsäuren bevorzugen geradzahlige Kohlenstoffketten gegenüber ungeraden, dies geht auf ihre enzymatischen Grundbausteine zurück“, schreiben Freissinet und ihre Kollegen. Die jetzt vom Curiosity-Rover nachgewiesenen Alkane gehen auf Fettsäuren zurück, die ebenfalls vorwiegend gerade Kohlenstoffanzahlen aufweisen.

Der letzte Beweis fehlt aber noch

Insgesamt reicht dies noch nicht aus, um einen eindeutig biologischen Ursprung der marsianischen Kohlenwasserstoffe zu belegen. Dennoch erweitert ihre Entdeckung die Palette der organischen Moleküle potenziell biologischen Ursprungs. „Sie gelten als universelle Produkte der irdischen Biochemie – und vielleicht auch der marsianischen“, schreiben die Forschenden. „Die Herkunft und Verteilung dieser Moleküle ist daher für die Suche nach Biosignaturen auf dem Mars von besonderem Interesse.“

Mehr Aufschluss könnten die Proben geben, die der NASA-Marsrover Perseverance auf dem Mars deponiert hat. Sie sollen in einer zukünftigen Probenrückholmission zur Erde gebracht werden, wo sie dann gründlicher als vor Ort möglich analysiert werden können. (Proceedings of the National Academy of Sciences, 2025; doi: 10.1073/pnas.2420580122)

Quelle: Proceedings of the National Academy of Sciences