Es ist keine ganz einfache Frage, wohl aber eine der größten in den Naturwissenschaften: Woher stammt das Leben auf der Erde? Um uns einer Antwort zu nähern, müssen wir in flachen Tümpeln dümpeln und in die Tiefsee tauchen. Viele große Forscherïnnen haben dazu etwas beigetragen, darunter Charles Darwin, Stanley Miller oder Deborah Kelly.

Franzi und Karl nehmen in dieser Folge die Chemikerin Martina Preiner an Bord: Sie war Wissenschaftsjournalistin und Podcast-Host und wurde quasi während eines Interviews mit einem Forscher, das sie führte, zurück in die Wissenschaft geholt. Sie forschte dann in Düsseldorf sowie Utrecht und machte eine Forschungsreise zu vulkanischen Tiefseequellen. Seit 2023 entwickelt sie eigene Experimente, die den möglichen Stoffwechsel der ersten Arten nachstellen, gemeinsam mit ihren Kollegïnnen am Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie in Marburg.

Martina taucht mit uns tief ein in die Forschungsgeschichte zu jener großen Frage, woher das Leben stammt: Von der Spontanzeugung im 19. Jahrhundert und die Idee der flachen Tümpel über das berühmte Miller-Urey-Experiment im 20. Jahrhundert geht es bis zu Martinas eigenem Forschungsgebiet: Wie die ersten wichtigen Stoffwechsel-Prozesse des Lebens vielleicht ohne komplexe Biomoleküle stattfanden.

Im AstroGeo Podcast erzählen sich die Wissenschaftsjournalisten Franziska Konitzer und Karl Urban regelmäßig eine Geschichte, die ihnen entweder die Steine unseres kosmischen Vorgartens eingeflüstert – oder die sie in den Tiefen und Untiefen des Universums aufgestöbert haben. Der Podcast ist auch auf iTunes oder Spotify zu finden.

Frühere Ausgaben des AstroGeo Podcast gibt es auf astrogeo.de. AstroGeo ist ein Podcast der Riffreporter eG. Er ist frei verfügbar und entsteht durch die finanzielle Unterstützung seiner Hörerinnen und Hörer. Das geht mit einem monatlichen Abonnement oder einer Spende. Diese und jede andere Form der finanziellen Unterstützung hilft dabei, dass der Podcast weiter werbefrei bleibt.

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• AstroGeo Podcast
• Planet Erde

Der Beitrag AstroGeo Podcast: Wo entstand das Leben auf der Erde? erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: ESA 11. September 2023.

11. September 2023 – Die multizellulären Biofilme, die in Kombucha vorkommen, haben sich als vielversprechend erwiesen. Insbesondere wenn es um das Überleben in rauen Umgebungen auf der Erde geht. Daher haben Wissenschaftler*innen das Potenzial der Mikroorganismen untersucht, die extremen Bedingungen im Weltraum zu überstehen. Sie werden sogar als Biofabriken in Betracht gezogen, um selbstversorgende Lebenserhaltungssysteme für zukünftige Weltraumsiedlungen zu entwickeln.

Kombucha im All
In der Expose-Einrichtung der ESA wurden Experimente auf der Internationalen Raumstation durchgeführt, um herauszufinden, ob und wie Bakterien im Weltraum und unter simulierten Bedingungen auf dem Mars überleben können.

Die Proben wurden an der Außenseite der Raumstation platziert. Die Ergebnisse zeigten, dass der Mikroorganismus, ein Cyanobakterium, in der Lage war seine DNA zu reparieren und die Zellteilung fortzusetzen, nachdem er kosmischer Strahlung ausgesetzt war. Er widerstand sogar den zerstörerischen Eisenionen, die erhebliche Zellschäden verursachen.

Bei vielen Lebewesen regenerieren sich Gewebe wie die menschliche Haut oder bakterielle Biofilme, indem sie sich durch Zellteilungen ständig vermehren. Die Art und Weise, wie diese Zellen ihre Teilung stoppen, bis sie ihre DNA-Schäden behoben haben, ist nach wie vor ein Geheimnis. Forscher*innen vermuten, dass ein bestimmtes Gen – das sulA-Gen – hierbei ausschlaggebend sein könnte. Das sulA-Gen fungiert wie ein Verkehrssignal für Zellen. Es hält die Zellteilung an, bis die Zellen ihre DNA repariert haben, ähnlich wie eine rote Ampel Autos zum Anhalten auffordert. Dies ist ein wesentlicher Bestandteil des Sicherheitssystems einer Zelle. Dieser stellt sicher, dass mögliche Schäden behoben werden, bevor sich die Zellen weiter vermehren.

Ein weiteres Experiment zeigte, dass Zellcluster einen Mikrolebensraum für kleinere Spezies bieten. Das bedeutet, dass einige Zellen innerhalb größerer Zellgruppen, die diese kosmischen Reisenden schützen, im Weltraum mitreisen könnten.

Der Planetenschutz umfasst eine Reihe von Maßnahmen, die verhindern sollen, dass schädliche biologische und chemische Kontaminationen von der Erde auf andere Planeten, Monde oder Himmelskörper gelangen und umgekehrt. Durch Experimente wie diese können wir verstehen, wie Zellzusammenschlüsse und Biofilme sich vor den extremen Bedingungen im Weltraum schützen, um eine Kontamination zu verhindern und so die Reinheit von Weltraummissionen zu wahren. Darüber hinaus könnten sie auch dazu verwendet werden Organismen auf längeren Reisen durch den Weltraum abzuschirmen.

Mikroben können zudem ein wertvolles „Strahlungsmodell“ darstellen. Wenn Forscher*innen verstehen, wie diese Mikroorganismen auf Strahlung reagieren, können sie Erkenntnisse gewinnen, die zum Verständnis und zur Verbesserung der menschlichen Gesundheit und des Wohlbefindens beitragen. Dazu gehört auch die Entwicklung von Strahlenschutzstrategien für Astronaut*innen im Weltraum.

Auf zum Mond und ab zum Mars
Zukünftige Artemis-Missionen zum Lunar Gateway könnten die Kultivierung von Mikroorganismen auf dem Mond beinhalten.

Petra Rettberg, Leiterin der Astrobiologie-Gruppe des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) betont: „Die Kulturen zeigen ein großes Potenzial, um die langfristige menschliche Präsenz auf dem Mond und dem Mars zu unterstützen.“

„Dank ihrer Fähigkeit, Sauerstoff zu produzieren und als Biofabriken zu fungieren, könnte diese Biotechnologie künftige Weltraummissionen und die Erforschung des Weltraums durch den Menschen erheblich verbessern“, fügt Nicol Caplin, ESA-Wissenschaftlerin für Weltraumforschung, hinzu.

„Ich hoffe, dass unsere Proben in Zukunft am Lunar Gateway angebracht werden oder sogar auf der Oberfläche des Mondes und darüber hinaus eingesetzt werden können. Bis es soweit ist, werden wir weiterhin die Möglichkeiten unserer Biokulturen erforschen.”

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• **ISS** Forschung & Forschungseinrichtungen

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Quelle: DLR.

18. Januar 2022 – Mikroorganismen sind ständige Begleiter von Menschen. Und Menschen verteilen sie überall – nicht nur auf der Erde, sondern auch auf der Internationalen Raumstation ISS. Manche Mikroorganismen sind harmlos. Andere dieser mikroskopisch kleinen Lebewesen lösen schwere Krankheiten aus oder verursachen sogar Materialschäden auf der ISS. Wie das verhindert werden kann, untersucht das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) mit dem Experiment Touching Surfaces. Es wird auf der ISS, an der Uniklinik Köln und jetzt auch von Schülerinnen und Schülern durchgeführt.

Dazu bekommen zehn ausgewählte Schulen besondere Probenträger, die sogenannten Touch Arrays. Auf ihnen sind Kupfer-, Messing- und Stahlflächen in einem Aluminiumrahmen verschraubt, jeweils mit drei verschiedenen Oberflächenstrukturen. Über 15 Wochen berühren die Schülerinnen und Schüler der Projektteams einmal wöchentlich alle Metallflächen der Touch Arrays. Die Zehn- bis 16-Jährigen hinterlassen dabei ihre Fingerabdrücke – und ihre ganz alltäglichen Mikroorganismen, die sonst zum Beispiel auf Türklinken oder Lichtschaltern haften. „Nachdem die jungen Forschenden die Touch Arrays angefasst haben, waschen und desinfizieren sie ihre Hände“, sagt Prof. Ralf Möller vom DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin in Köln. „Der Ablauf ist genau festgelegt und die Ergebnisse sind wissenschaftlich vergleichbar, genau wie bei unserem Parallelexperiment auf der ISS.“

Im Versuchspaket für die Schulen befinden sich außer den Touch Arrays noch Stäbchen für Abstriche, Petrischalen und Probenentnahmegefäße für DNA-Tests von mikrobieller Kontamination. Die Proben werden in Zusammenarbeit mit den DLR_School_Labs ausgewertet. „Mit dem Experiment erhalten die Teilnehmenden Einblicke in die interdisziplinäre Forschung: Biologie, Medizin, Physik, Chemie und Materialwissenschaften kommen bei Touching Surfaces zusammen“, sagt Ralf Möller.

Kupfer, Messing und Stahl haben unterschiedliche Effekte auf Mikroorganismen
Nicht nur die Metalle, auch die unterschiedlichen Oberflächenstrukturen auf den Touch Arrays wirken sich auf die Bakterien aus. Jeweils eine Fläche ist glattpoliert, in zwei wurden mit einem Laser winzige Muster geschossen. „Die strukturierten Oberflächen haben gerade im Zusammenhang mit Kupfer zusätzliche Effekte auf die Inaktivierung von Mikroorganismen“, erklärt Ralf Möller. Kupfer besitzt generell antimikrobielle Eigenschaften und kann Bakterien unschädlich machen. Messing ist eine Mischung aus Kupfer und Zink. Stahl dient als Vergleichsmetall.

Welche Bakterien haften an welchen Flächen?
Im Projekt Touching Surfaces wird gemeinsam mit der Universität des Saarlandes unter anderem untersucht, welche Mikroorganismen an welchen Oberflächen haften. Außerdem geht es um die Frage, ob es Unterschiede zwischen den Proben aus den Schulen, der Uniklinik und der ISS gibt und welche Schlüsse daraus gezogen werden.

Touching Surfaces soll die Wirksamkeit von antimikrobiellen Oberflächen für den Einsatz im Weltall und auf der Erde erhöhen. Diese Oberflächen sind auch für die Bekämpfung von Infektionskrankheiten wichtig. Sie können zum Beispiel in Krankenhäusern zur Abtötung antibiotikaresistenter Bakterien wie MRSA (Methicillin-resistente Staphylokokken) oder VRE (Vancomycin-resistente Enterokokken) beitragen und dafür sorgen, dass sich Erreger nicht mehr über Kontaktflächen verbreiten.

Das Projekt ist Teil der Weltraummission Cosmic Kiss von ESA-Astronaut Matthias Maurer, der Anfang November zur ISS gestartet ist. Matthias Maurer und andere Astronauten berühren die Touch Arrays ebenfalls wöchentlich und übertragen so die Mikroorganismen von ihren Händen auf die Oberflächen. Die fünf Touch Arrays von der ISS werden später zur Erde zurückgeschickt und im DLR analysiert.

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• ISS Forschung & Forschungseinrichtungen

Der Beitrag ISS: Forschung per Fingerabdruck gegen schädliche Bakterien erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Universität des Saarlandes.

26. August 2021 – Bakterien könnten im All zum Problem werden. Wie auf der Erde besiedeln Mikroorganismen auch die hier vom Menschen geschaffenen Lebensräume. Sie können mit Versorgungslieferungen an Bord kommen, aber vor allem stammen sie von den Menschen selbst, die von Natur aus mehr Bakterien auf und im Körper beherbergen als eigene Zellen. Auf der ISS waren bislang fast 250 Astronautinnen und Astronauten. Da kommt auch im Mikrokosmos einiges zusammen. Auf Griffen, Hebeln, Knöpfen, überall können sich Bakterien ansiedeln und Biofilme bilden, eine Schleimschicht, in deren Schutz sie beste Bedingungen haben. Die allermeisten der Bakterien sind harmlos. Es könnten aber auch gefährliche darunter sein, die die Situation im All ausnutzen: Das Immunsystem auch der fittesten Raumfahrerinnen und Raumfahrer wird in der Schwerelosigkeit schwächer. Die Mutationsrate der Bakterien hingegen ist durch die energiereiche Strahlung im Weltall höher.

„Wir entwickeln verschiedene neuartige Oberflächen, die verhindern, dass sich solche Biofilme bilden“, sagt Frank Mücklich, Professor für Funktionswerkstoffe der Universität des Saarlandes. „Ziel ist, dass sich bei Weltraummissionen innerhalb der Raumstation keine Keime ausbreiten, die etwa durch die erhöhte Strahlenbelastung im isolierten Umfeld auch stärker mutieren könnten. Dies ist wichtig vor allem auch mit Blick auf die Zukunft, wenn Astronautinnen und Astronauten noch viel länger als bisher im Weltraum bleiben sollen, wie bei einem bemannten Flug zum Mars“, erklärt der Materialwissenschaftler.

Mikroorganismen können gefährlich werden für die Menschen an Bord, aber auch für die technischen Systeme: „Die Biofilme können zum Beispiel lebenswichtige Kondensatleitungen verstopfen, aber auch Materialschäden herbeiführen und so die Funktionsfähigkeit der sensiblen Technik gefährden. Bakterien bringen auf Oberflächen auch chemische Prozesse in Gang, die dazu führen, dass das Material korrodiert“, erläutert Mücklich. Auch auf der Erde könnten diese neuartigen Oberflächen helfen, den Bakterien das Leben schwerer zu machen: wie in Krankenhäusern oder Schulen, auf viel genutzten Türklinken und überall, wo viele Menschen die gleichen Dinge anfassen und benutzen. „Materialien, die für die Raumfahrt entwickelt wurden, führen oft zu Innovationen auch für den täglichen Gebrauch. Über den Vergleich der Wirkung der Mikrogravitation auf der ISS und unserer Gravitation auf der Erde lernen wir systematisch mehr über das mögliche Reaktionsspektrum der Bakterien“, sagt er.

In mehreren Forschungsprojekten forschen Mücklich und sein Team an neuen, antimikrobiellen Oberflächen. Bereits 2019 hatten sie gemeinsam mit der US-Weltraumbehörde NASA und dem MIT in Boston mehrere Probenserien laserstrukturierter Materialoberflächen zur ISS geschickt. Am 28. August treten jetzt zahlreiche Proben ihren Weg ins All an, bei denen Mücklich mit der europäischen Weltraumagentur ESA und dem Team von Professor Ralf Möller vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt DLR zusammenarbeitet.

Für diese Mission haben die Forscherinnen und Forscher mit einer neuartigen Lasertechnik auf der Mikroebene der Oberflächen von Kupfer-, Messing- und Stahl-Proben mikroskopisch feine, periodische Strukturen „eingraviert“. „Wir verändern mit Laserinterferenz-Technologie gezielt die Mikrotopographie der Oberflächen – de facto ´ohne Chemie´. So wollen wir herausfinden, ob und wie Keime sich darauf in der Schwerelosigkeit ansiedeln und wie eine nanometergenaue Laserstrukturierung in Kombination mit antimikrobiellen Eigenschaften verhindern kann, dass sich Bakterienstämme ausbreiten“, erklärt Mücklich.

Mit seinem Team entwickelt er seit 15 Jahren die Laserinterferenz-Technologie (Direct Laser Interference Patterning -DLIP), die er zur Marktreife gebracht hat. Sie macht es möglich, mikroskopisch feine, dreidimensionale Muster zu erzeugen. „Diese Muster haben eine Dimension von wenigen Mikro- bis einigen hundert Nanometern“, sagt er. Bei den mikrostrukturierten Oberflächen der Proben, die sein Team jetzt ins All schickt, handelt es sich einmal um eine Art „Nagelbrett“ von Submikrometergröße, das es Bakterien schwer machen soll, anzudocken. Weitere haben eine Mulden-Struktur von vielen aneinandergereihten „Sesseln“ im Mikrometer-Maßstab, die es erleichtern soll, Bakterien, die hier sehr gut Platznehmen können, durch maximalen Oberflächenkontakt mit Kupfer-Ionen abzutöten. Und die Dritte Art der Oberflächen haben die Forscherinnen und Forscher so bearbeitet, dass sie absolut glatt sind und als Referenz dienen.

Insgesamt sind es 230 Proben, die jetzt an Bord des SpaceX-Versorgungsfluges zur ISS starten; jeweils rund 30 der drei verschiedenen Mikro-Strukturtypen – Nagelbrett, Sessel und glatt – auf jeweils drei metallischen Materialien: auf reinem Kupfer, auf dem Bakterien durch die Kupfer-Ionen nach kurzer Zeit absterben, auf einer Kupfer-Zink-Legierung, allen bekannt als Messing, und auf reinem Edelstahl, das keinen chemischen Einfluss haben sollte. ESA-Astronaut Mathias Maurer wird nach seiner Ankunft auf der ISS Ende Oktober das Forschungsprojekt betreuen. Maurer hat an der Universität des Saarlandes Materialwissenschaft studiert und bei Frank Mücklich seine Diplomarbeit geschrieben. Auf der ISS wird er Experimente mit den 230 Probenträgern ausführen, und diese mit unterschiedlichen Bakterienstämmen besiedeln.

Nach Abschluss der Experimente werden die Proben materialwissenschaftlich von den Forscherinnen und Forschern an der Universität des Saarlandes und astrobiologisch am DLR untersucht. Es geht darum, herauszufinden, welche Oberflächen-Laserstrukturierung durch DLIP in welcher Größenordnung unter den Weltraumbedingungen auf der ISS wie Schwerelosigkeit, Mikrogravitation und Strahlung am wirksamsten ist.
Matthias Maurer wird im Rahmen seiner „Cosmic Kiss“-Mission auch bei weiteren Experimenten mit dem Forscherteam um Frank Mücklich zusammenarbeiten.

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• **ISS** <Forschung & Forschungseinrichtungen>

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Quelle: Universität Wien.

Ein Siedepunkt von 5900 Grad Celsius und diamantartige Härte in Kombination mit Kohlenstoff: Wolfram ist das schwerste Metall, das dennoch biologische Funktionen aufweist – vor allem bei hitzeliebenden Mikroorganismen. Ein Team um Tetyana Milojevic von der Fakultät für Chemie an der Universität Wien zeigt nun erstmals seltene mikrobielle Wolfram-Interaktionen im Nanometerbereich. Basierend auf diesen Erkenntnissen kann nicht nur die Wolframbiogeochemie, sondern auch die Überlebensfähigkeit von Mikroorganismen unter Weltraumbedingungen erforscht werden. Die Ergebnisse erschienen kürzlich in der Fachzeitschrift Frontiers in Microbiology.

Als hartes und seltenes Metall ist Wolfram mit seinen außergewöhnlichen Eigenschaften und dem höchsten Schmelzpunkt aller Metalle eine sehr unwahrscheinliche Wahl für ein biologischen System. Nur wenige Organismen, wie thermophile Archaeaen oder zellkernlose Organismen haben sich an die extremen Bedingungen einer Wolfram-Umgebung angepasst und fanden einen Weg, Wolfram zu assimilieren. Zwei aktuelle Studien der Biochemikerin und Astrobiologin Tetyana Milojevic vom Institut für Biophysikalische Chemie der Fakultät für Chemie an der Universität Wien geben Aufschluss über die mögliche Rolle von Mikroorganismen in einer mit Wolfram angereicherten Umgebung und beschreiben eine nanoskalige Wolfram-Mikroben-Grenzfläche des extrem hitze- und säureliebenden Mikroorganismus Metallosphaera sedula, der mit wolframhaltigen Verbindungen gezüchtet wurde (Abb. 1, 2). Dieser Mikroorganismus ist es auch, der in künftigen Studien in Weltraumumgebungen auf seine Überlebensfähigkeit bei interstellaren Reisen untersucht wird. Wolfram könnte dabei ein wesentlicher Faktor sein.

Wolframpolyoxometallaten und mikrobielles Bioprocessing
Analog zu mineralischen Zellen auf Eisensulfidbasis gelten künstliche Polyoxometallate (POMs) als anorganische Zellen, die chemische Prozesse im Vorfeld erleichtern und „lebensechte“ Eigenschaften aufweisen.

Die Relevanz von POMs für lebenserhaltende Prozesse, etwa bei mikrobieller Atmung, wurde bislang noch nicht untersucht. „Am Beispiel Metallosphaera sedula, das in heißer Säure gedeiht und durch Metalloxidation atmet, haben wir untersucht, ob komplexe anorganische Systeme, die auf Wolfram-POM-Clustern basieren, das Wachstum von M. sedula aufrechterhalten und die Zellproliferation und -teilung bewirken können“, so Milojevic.  Die WissenschafterInnen konnten zeigen, dass die Verwendung von anorganischen POM-Clustern auf Wolframbasis den Einbau von heterogenen Wolfram-Redox-Spezies in mikrobielle Zellen ermöglicht. Die metallorganischen Ablagerungen an der Grenzfläche zwischen M. sedula und W-POM wurden in fruchtbarer Zusammenarbeit mit dem Österreichischen Zentrum für Elektronenmikroskopie und Nanoanalyse (FELMI-ZFE, Graz) im Nanometerbereich aufgelöst. „Unsere Ergebnisse ergänzen die wachsenden Aufzeichnungen über biomineralisierte mikrobielle Arten, die unter denen Archaeen selten vertreten sind, um die mit Wolfram verkrustete M. sedula“, so Milojevic. Die von der extrem thermoazidophilen M. sedula durchgeführte Biotransformation des Wolframminerals Scheelit führt zum Bruch der Scheelitstruktur, anschließender Solubilisierung von Wolfram und der Wolframbiomineralisierung der Zelloberfläche von M. sedula (Abb. 3). Die in der Studie beschriebenen biogenen wolframcarbidähnlichen Nanostrukturen stellen ein potenziell nachhaltiges Nanomaterial dar, das durch das umweltfreundliche mikrobiell unterstützte Design erhalten wird.

Wolframrüstung im Weltraum
„Unsere Ergebnisse zeigen, dass M. sedula durch ein Überziehen mit wolframcarbidartigen Verbindungen eine wolframhaltige, mineralisierte Zelloberfläche bilden kann“, erklärt Biochemikerin Milojevic. Diese mit Wolfram verkrustete Schicht, die sich um die Zellen von M. sedula bildet, könnte eine mikrobielle Strategie darstellen, um unter rauen Bedingungen, etwa während einer interplanetaren Reise, gute Überlebenschancen zu haben. Die Wolfram-Schicht dient dabei als wirksamer Strahlenschutz. „Die mikrobielle Wolframrüstung ermöglicht uns die Überlebensfähigkeit dieses Mikroorganismus unter Weltraumumgebungsbedingungen weiter zu untersuchen“, so Milojevic abschließend.

Publikation in „Frontiers in Microbiology“
Milojevic T*, Albu M, Blazevic A, Gumerova N, Konrad L and Cyran N (2019) Nanoscale Tungsten-Microbial Interface of the Metal Immobilizing Thermoacidophilic Archaeon Metallosphaera sedula Cultivated With Tungsten Polyoxometalate. Front. Microbiol. 10:1267. doi: 10.3389/fmicb.2019.01267

Blazevic A, Albu M, Mitsche S, Rittmann S, Habler G and Milojevic T* (2019) Biotransformation of scheelite CaWO4 by the extreme thermoacidophile Metallosphaera sedula: tungsten-microbial interface. Front. Microbiol. 10:1492. doi: 10.3389/fmicb.2019.01492

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Quelle: DLR.

Die Erde ist ein ganz besonderer Planet: Sie ist der einzige Himmelskörper im Sonnensystem, von dem wir wissen, dass er Leben beherbergt. Oder gibt es doch weitere Planeten und Monde, auf denen Leben vorstellbar wäre? Der Mars wird hier immer zuerst genannt, er hat viele Eigenschaften mit der Erde gemeinsam und in seiner geologischen Vergangenheit strömte auch Wasser über seine Oberfläche. Doch heute sind die Bedingungen auf dem Mars so extrem, dass es schwer vorstellbar ist, dass Organsimen, wie wir sie von der Erde kennen, auf dem kalten und trockenen Wüstenplaneten überleben könnten. Herauszufinden, ob es doch möglich ist, war eines der Ziele des vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt koordinierten Experiments BIOMEX (BIOlogy and Mars EXperiment) auf der Internationalen Raumstation ISS. Jetzt liegen die Ergebnisse vor.
Ein wesentliches Resultat: Tatsächlich sind manche irdische biologische Substanzen und Strukturen sehr hart im Nehmen. Sie überlebten grenzwertige Umweltbedingungen während eines 18-monatigen Stresstests im Weltall. Dabei waren Proben unterschiedlicher Organismen wie Bakterien, Algen, Flechten und Pilze auf einer Außenplattform der ISS insgesamt 533 Tage dem Vakuum, intensiver UV-Strahlung und extremen Temperatur-Unterschieden ausgesetzt. „Einige der Organismen und Biomoleküle haben im offenen Weltraum eine enorme Strahlungsresistenz gezeigt und kehrten tatsächlich als ‚Überlebende‘ aus dem All zur Erde zurück“, zeigt sich Dr. Jean-Pierre Paul de Vera vom DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof beeindruckt. Dem Astrobiologen oblag die wissenschaftliche Leitung von BIOMEX. „Wir haben unter anderem Archäen, also einzellige Mikroorganismen, wie es sie auf der Erde seit über dreieinhalb Milliarden Jahren im salzigen Meerwasser gibt, untersucht. Unsere ‚Probanden‘ sind Verwandte, die aus dem Permafrost der Arktis isoliert wurden. Sie haben unter Weltraumbedingungen überlebt und sind zudem mit unseren Instrumenten detektierbar. Solche Einzeller wären Kandidaten für Lebensformen, die wir uns auch auf dem Mars vorstellen könnten.“

Leben auf dem Mars scheint nicht unmöglich zu sein
Mit diesem Ergebnis wurde das Hauptziel des Experiments erreicht: Prinzipiell scheinen manche Lebewesen, die auf der Erde unter extremen Umweltbedingungen vorkommen, sogenannte „extremophile“ Organismen, auch auf dem Mars existieren zu können. „Das bedeutet freilich noch lange nicht, dass Leben auch wirklich auf dem Mars vorkommt“, schränkt de Vera ein. „Aber die Suche danach ist nun mehr denn je die stärkste Triebfeder für die nächste Generation von Raumfahrtmissionen zum Mars.“

Die Existenz von zumindest sehr einfachen Lebensformen auf dem Mars, ob in der viereinhalb Milliarden Jahre langen Vergangenheit des Planeten oder sogar noch in der Gegenwart, ist für DLR-Astrobiologen de Vera und Kollegen prinzipiell vorstellbar. Doch bis heute fehlt der Nachweis von Leben auf dem Mars. Raumsonden in der Umlaufbahn und mobile Labore auf der Marsoberfläche zeigten zwar, dass wichtige Voraussetzungen für Leben auch noch heute vorhanden sind – eine Atmosphäre, Elemente wie Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel oder Phosphor, auch Wasser – zumindest in Form von Eis. Doch Leben selbst oder dessen Stoffwechselprodukte registrierten die Detektoren der Marsforscher bisher noch nicht.

Die BIOMEX-Ergebnisse stärken auch eine Hypothese, die unter Wissenschaftlern seit Jahrzehnten intensiv diskutiert wird und bei der Frage, wie das Leben vor 3,8 Milliarden Jahre auf die Erde kam, eine Rolle spielt: Die sogenannte Panspermia-Theorie geht davon aus, dass Organismen auf dem frühen Mars existierten und durch einen Asteroideneinschlag in ausgeworfenem Gestein von dem Planeten weggeschleudert und ins innere Sonnensystem verfrachtet wurden. Dort kollidierten manche als Meteoriten mit der Erde und die darin enthaltenen Organismen entwickelten sich weiter.

Vakuum, UV-Strahlung, Hitze, Kälte – BIOMEX als Stresstest für die Mikro-Probanden
Für das BIOMEX-Experiment wurden am 18. August 2014 mehrere hundert Proben in einem Experimentkasten von den russischen Kosmonauten Alexander Skwortzow und Oleg Artemjew auf der Außenplattform des russischen ISS-Moduls Swesda angebracht. In den zum Weltraum-Vakuum hin offenen Probenbehältern befanden sich primitive irdische Organismen wie Moose, Flechten, Pilze, Bakterien, Archäen („Urbakterien“) und Algen sowie Zellmembranen und Pigmente. Sie waren unter anderem in simulierten mineralischen Marsböden mit imitierter Marsatmosphäre eingebettet.

Am 22. Oktober 2014 entfernten die Kosmonauten Maxim Surajew und Alexandr Samokutjaew die Schutzabdeckung. Ab diesem Zeitpunkt waren die Proben unter hochtransparenten Gläsern permanent den harten Weltraumbedingungen im Vakuum ausgesetzt, mit großen Temperaturschwankungen und der dort herrschenden starken UV-Strahlung. „Dabei bot die ISS einmal mehr ideale Voraussetzungen für ein Experiment, das nur unter Weltraumbedingungen durchgeführt werden konnte“, freute sich Dr. de Vera.

Am 3. Februar 2016 wurde das Experiment bei einem dritten Außenbordeinsatz von den Kosmonauten Juri Malentschenko und Sergeij Wolkow wieder abgedeckt und in die Raumstation zurückgebracht. Am 18. Juni 2016 kehrten die Proben mit dem ESA-Astronauten Tim Peake an Bord einer Sojus-Raumkapsel zur Erde zurück. Anschließend wurde das Experiment von Baikonur (Kasachstan) zum DLR nach Köln überführt und die einzelnen Proben von den BIOMEX-Wissenschaftlern in 30 Forschungseinrichtungen in zwölf Ländern auf drei Kontinenten untersucht.

Vom 27. bis zum 29. März 2019 stellt das DLR in Berlin auf einer wissenschaftlichen Konferenz den BIOMEX-Abschlussbericht mit den Ergebnissen vor. Bisher wurden 42 begutachtete Artikel in Fachmagazinen veröffentlicht. Das renommierte Journal „Astrobiology“ widmete BIOMEX im Februar eine Sonderausgabe (Vol. 19, Issue 2, 2019).

Neue Sensoren könnten die Stoffwechselprodukte von Organismen entdecken
Die von Mikroorganismen, wie Archäen, gebildeten Stoffwechselprodukte oder Zellbestandteile könnten von Instrumenten zukünftiger Missionen auf der Marsoberfläche gemessen werden. Damit wurde ein weiteres Ziel des BIMOEX-Experiments erreicht. Das Berliner DLR-Institut für Optische Sensorsysteme nutzt zusammen mit dem Institut für Planetenforschung zu diesem Zweck Detektionsmethoden zur Identifikation der oben genannten Materialien, die ohne Probenvorbereitung auskommen.

Eine dieser Methoden ist die Raman-Spektroskopie. „Mit der Raman-Spektroskopie können wir zerstörungs-und berührungsfrei Proben auf der Marsoberfläche von einem Rover aus untersuchen“, erklärt Dr. Ute Böttger vom DLR-Institut für Optische Sensorsysteme. „Laserstrahlen, also energiereiches, gebündeltes Licht, regen Moleküle zu Schwingungen an. Unterschiedliche Moleküle haben dabei unterschiedliche Schwingungsmuster, die wie ein unverwechselbarer Fingerabdruck zur Identifikation von Molekülen und Kristallstrukturen verwendet werden können.“

Die Ergebnisse von BIOMEX stellen nicht nur bei der Suche nach Leben auf dem Mars einen Fortschritt dar. Sie dienen auch der Definition von „Biosignaturen“ im All und erweitern die Basis für eine Datenbank, die als Grundlage für die Suche nach Leben in unserem Sonnensystem dienen wird. Zukünftige Missionen, wie die von der ESA für 2020 geplante ExoMars-Mission, werden maßgeblich von diesen Daten profitieren. Sie können eine wichtige Hilfe bei der Identifikation und Zuordnung von Signalen darstellen, die bei ExoMars 2020 beobachtet oder die mit Raumsonden von anderen Himmelskörpern gewonnen werden. Beispielsweise wurden auch in den Eisfontänen auf dem Saturnmond Enceladus Spuren von Methan nachgewiesen. Dort, wie auch unter den Eiskrusten der Jupitermonde Europa und Ganymed, sind vermutlich beträchtliche Mengen an Wasser vorhanden, in denen primitive, einzellige Organismen entstanden sein könnten.

Das BIOMEX-Experiment
BIOMEX war eines von vier Experimenten, die unter dem Namen EXPOSE-R2 (Das R steht für die Russische Version der Expositionsplattform, die 2 für das zweite Experiment dieser Art) zusammengefasst sind. Neben BIOMEX waren dies die Experimente BOSS, PSS und IBMP. Es wurde gemeinsam von der Europäischen Weltraumorganisation ESA und der russischen Weltraumagentur Roscosmos durchgeführt. „Dabei bot die ISS ideale Voraussetzungen für ein Experiment, das unter Weltraumbedingungen durchgeführt werden sollte“, freute sich Dr. de Vera.

Vor dem BIOMEX-Experiment in der 400 Kilometer hohen Umlaufbahn wurden Auswahlversuche in der Mars-Simulationskammer am DLR-Institut für Planetenforschung durchgeführt. Schließlich wurden Vorversuche und parallel zu den Weltraumexperimenten im All Tests mit ISS-identischer Versuchsanordnung in einer Weltraumsimulationskammer im DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin in Köln durchgeführt, die unter der Leitung von DLR-Wissenschaftlerin Dr. Elke Rabbow standen. Damit wurden „Kontrollproben“ zum Ablauf des Experiments und der wissenschaftlichen Auswertung geschaffen.

BIOMEX – das ESA/Roscosmos „Biology and Mars Experiment“ – fand von 2014 bis 2016 auf der Internationalen Raumstation ISS statt. Das Experiment wurde vom DLR-Institut für Planetenforschung koordiniert und geleitet. Des Weiteren waren die DLR-Institute für Luft- und Raumfahrtmedizin und Optische Sensorsysteme beteiligt. In Deutschland wirkten an der Durchführung und Auswertung ferner mit: das Robert Koch Institut, die Technische Universität und das Museum für Naturkunde in Berlin, die Technische Hochschule Wildau, das Fraunhofer-Institut für Zelltherapie und Immunologie, das Geoforschungszentrum in Potsdam sowie die Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf.

Der Beitrag Ergebnisse des BIOMEX-Experiments erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Autor: Roman van Genabith. Quelle: Interview

MASE (Mars Analogues for Space Exploration) ist ein grenzüberschreitendes europäisches Forschungsprojekt, das der Frage nachgeht, unter welchen Bedingungen Leben auf anderen Himmelskörpern möglich ist. Der Mars ist der im Rahmen von Forschungsmissionen am aktivsten beobachtete Planet im Sonnensystem. Dass die Forscher über die Umweltbedingungen auf dem Mars am Meisten wissen, erleichtert den MASE-Forschern ihre vergleichende Betrachtung verschiedener Umwelten.

Der MASE-Ansatz ist es nämlich, von extrem unwirtlichen Orten auf der Erde, an denen sich Lebensformen halten können, auf mögliches extraterrestrisches Leben zu schließen. Die „Stressfaktoren“, die auf dem Mars herrschen, reichen von der extrem dünnen, hauptsächlich aus CO₂ bestehenden Atmosphäre, über die immensen Temperaturschwankungen bis zum Auftreten von harter Strahlung.

Auf der Erde findet sich ebenfalls Leben an lebensunfreundlichen Orten. So wurden von MASE etwa Proben aus dem Rio Tinto in Spanien untersucht, die an eine besonders säurehaltige Umwelt angepasst sind.

Im deutschen Sippenauer Moor herrscht ein anaerobes sulfidreiches Umfeld: Das Wasser der Schwefelquellen ist sauerstofffrei, kalt (10°C) und hat sehr wenig organische Nährstoffe. Es enthält sehr viele Schwefelverbindungen wie Schwefelwasserstoff oder verschiedene Sulfate, erklärte Dr. Elke Rabbow, MASE-Projektwissenschaftlerin am DLR im Gespräch mit Raumfahrer.net.

In den sibirischen und kanadischen Permafrostböden herrscht dauernde Kälte, ein weiterer irdischer Stressfaktor für Lebensformen, allerdings fällt die Temperatur dort nicht so tief wie auf dem Mars.

Generell lässt sich sagen, dass irdisches Leben nie allen marsianischen Stressfaktoren gleichzeitig ausgesetzt ist. Ist das ein Ausschlussfaktor für Leben auf dem Mars? Dieser Frage gehen die MASE-Wissenschaftler unter der Leitung von Dr. Petra Rettberg nach.

Planeten- und Weltraumsimulation in Köln
In der Kölner Planeten- und Weltraumsimulationsanlage des DLR versuchen sie zu ermitteln, wie Organismen, die an einen spezifischen Stressfaktor angepasst sind, auf das zusätzliche Auftreten weiterer Umwelteinflüsse reagieren.

Die Simulationsmöglichkeiten in Köln sind dabei vielfältig: „Die Planeten- und Weltraumsimulationsanlagen bestehen aus mehreren Vakuumanlagen, Rezipienten („Vakuumtöpfe“) mit Pumpen, die in den Töpfen verschieden tiefe Drücke erzeugen können“, beschrieb Dr. Rabbow die Möglichkeiten der eingesetzten Technik. „In diesen Anlagen können Proben, auch biologische Proben, dem Vakuum ausgesetzt werden. Die Probenablagen in einigen Rezipienten sind temperaturgeregelt über angeschlossene Kryostaten.“

„Zusätzlich sind die Anlagen mit  Messinstrumenten ausgerüstet, um Druck und Temperatur zu monitoren. Spezielle Gase oder -gemische, z.B. „Marsgas“, werden in Flaschen bereit gestellt und können bei Bedarf in die Rezipienten mit einem gewünschten Druck geleitet werden. Flansche mit speziellen Quarzgläsern ermöglichen die Bestrahlung der Proben im Vakuum bzw. dem individuellen Gas und Druck mit Sonnensimulatoren. Eine Auswahl an optischen Filtern erlaubt die Selektion der Wellenlängenbereiche (z.B. Mars-UV-Klima) und eine Dämpfung der Bestrahlungsstärke, wenn gewünscht. Die unterschiedliche Größe der Rezipienten ermöglicht die Aufnahme kleiner oder großer Mengen an Proben oder die besonders schnelle Erreichbarkeit eines niedrigen Enddrucks“, führte Dr. Rabbow weiter aus.

Erste Ergebnisse sind vielversprechend
„In der ersten Phase des MASE-Projekts konnten wir schon sehr interessante Mikroorganismen mit ungewöhnlichen Eigenschaften isolieren, die unser Verständnis der Anpassungsfähigkeit und Widerstandsfähigkeit von Lebewesen erheblich erweitern“, berichtete Projektwissenschaftlerin Rettberg.

Zur konkreten Natur der Robustheit untersuchter Proben sagte Dr. Rabbow Raumfahrer.net: „Es konnte gezeigt werden, dass einige der Organismen nicht nur gegen die Bedingungen ihrer Ursprungsumgebung resistent sind, sondern auch gegen andere Bedingungen, die nicht in ihrer natürlichen Umgebung vorkommen. Zum Beispiel ist eine aus einem isländischen, kalten, sauren See isolierte Probe unter Anderem auch gegen Trocknung resistent. Im MASE Projekt werden dabei Bedingungen untersucht, die auch auf dem Mars vorkommen. Trockenheit ist ein solches Beispiel. Ein niedriger Druck, wie auf dem Mars, geht eben mit einer Trocknung einher.“

Jedoch schränkte Dr. Rabbow ein: „Festgestellt werden muss allerdings, dass sich die Organismen nicht aktiv an die zusätzlichen Stressfaktoren anpassen, weil wir in diesem Zusammenhang keine Evolutionsexperimente durchführen. Vielmehr bringen sie die entsprechende Resistenz schon mit.“

Die inzwischen gängige Annahme, dass es in der Mars-Vergangenheit lebensfreundlichere Phasen gab, spielt eine Rolle für die MASE-Forscher. Sie versuchen den Prozess möglicher Fossilienbildung besser zu verstehen.

Auch Fragen der sogenannten Planetary Protection spielen mit in die Forschung der Projektwissenschaftler hinein. Es muss sichergestellt werden, dass von der Erde mitgebrachte Mikroorganismen nicht den Mars kontaminieren und so mögliche Forschungsergebnisse verfälschen. Dabei zeigte sich, dass Mikroorganismen teils sogar in Reinräumen der Raumfahrtorganisationen existieren können.

In der Deutschen Sammlung von Mikroorganismen und Zellkulturen (DSMZ) unterhält die ESA eine Sammlung von Mikroorganismen aus Reinräumen und den Oberflächen von Raumfahrzeugen.

Das Interview führte Roman van Genabith.

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Ein Beitrag von Martin Ollrom. Quelle: UniverseToday.

Die Halbwertszeit von Methan ist sehr gering. Sie liegt etwa bei mehr als 100 Jahren was bedeutet, dass der Methanerzeuger in den letzten 100 Jahren auf den Mars aktiv gewesen sein dürfte. Auf der Erde ist die Hauptmethanquelle Leben, meist Mikrobakterien. Könnte es jedoch einen anderen, uns unbekannten Prozess geben, der dieses Gas in die Mars-Atmosphäre schleudert? Wenn man an den Mars denkt fällt einen sofort das Wort „Tod“ ein. Als im Jahre 1996 auf einen Mars-Meteoriten Bakterien gefunden wurden, ließ das die Hoffnung der Forscher auf Bakterien – und somit Leben – am Mars wieder steigen. Seit damals gibt es diese Diskussionen über Leben beziehungsweise über früheres Leben auf den Mars. Seit dem Methan-Fund letztes Jahr hat diese Diskussion neuen Nährboden gefunden. Leben hätte am Mars eine gewisse Chance zu überleben, zumal ja große Wasserreserven in gefrorenen Zustand unter der Oberfläche existieren. Das zweite Element das der Mars genauso wie die Erde hat ist eben dieses Methan.

Wasser ist notwendig um Leben entstehen zu lassen und Methan ist eben auch in gewisser Menge notwendig. So gesehen werfen diese Entdeckungen auf den Mars mehr Fragen denn je über Leben auf den roten Planeten auf. Jedoch wären die Umweltbedingungen nicht für Menschen geeignet, denn es hat im Durchschnitt eine Temperatur von -63 Grad Celsius, jedoch kann die Temperatur auch angenehme 20 Grad Celsius erreichen, was aber eine große Ausnahme wäre. Genauso wie auf der Erde steigt die Temperatur je tiefer man in den Planeten kommt. Kilometerweit unter der Oberfläche könnte es warm genug sein, um flüssiges Wasser halten zu können. Nur flüssiges Wasser könnte Methan erzeugen, dass keinen biologischen Ursprung hat. So könnte aber auch ein lebendiges Ökosystem tief unter der Marsoberfläche existieren!?

Drei NASA Missionen und eine ESA Mission sind zurzeit auf den roten Planeten aktiv um diese Fragen zu lösen. Im Jahr 2000 hat Mars Global Surveyor Bilder gemacht, die auf frühere Wasservorkommnisse auf der Mars-Oberfläche deuten. Im Mai 2002 bewies Mars Odyssey 2001 auch endlich die vermuteten Wasservorkommnisse unter der Mars-Oberfläche, jedoch in gefrorenen Zustand. Zuletzt haben die Mars Exploration Rover Hämatit gefunden, ein sicheres Anzeichen von ehemaligen, flüssigen Wasser auf der Oberfläche des Nachbarplaneten. Zu guter Letzt hat Mars Express ebenfalls im Jahr 2004 Methan in der Mars-Atmosphäre gefunden. Solche Funde könnten bedeuten, dass der Mars früher Leben ermöglicht hat.
Die Lösung wird sicherlich noch länger auf sich warten lassen und es wird immer wieder verschiedene Ansichten in dieser Frage geben und vielleicht kann, der im August startende, Mars Reconnaissance Orbiter, einige dieser Fragen beantworten.

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Ein Beitrag von Ingo Froeschmann. Quelle: SpaceDaily.

Die Debatte darüber, ob ein Meteorit Spuren von Leben enthält, wird zur Teit wieder intensiver geführt. Der Grund liegt in neuen Veröffentlichungen durch die Gruppe die im Jahr 1996 die engeblichen Spuren von Leben entdeckt hatte. „Diese neuen Entdeckungen illustrieren den exzellenten wissenschaftlichen Prozess der durch die Entdeckungen von 1996 angestossen wurde“ sagte Dr. Steven Hawley vom Johnson Space Center.

„Während die Arbeit an dieser fundamentalen Frage weiter geführt wird, ist es trotzdem wahrscheinlich dass eine endgültige Antwort erst gegeben werden kann, wenn Marsproben zur Untersuchung auf die Erde gebracht worden sind.“
In der neueren Studie behaupten die Wissenschaftler, die meisten von ihnen vom Johnson Space Center, dass die Mineralien im Marsmeteoriten ALH84001 nicht durch mikroskopisch kleine Organismen, sondern durch einen chemischen Prozess enstanden sind.
Interessant ist, dass einige der diesmal beteiligten Wissenschaftler schon im Jahr 1996 mit dem Meteoriten gearbeitet hatten.

Die Veröffentlichung beschreibt, dass das eisenhaltige Mineral Magnetit, welches im Marsmeteoriten gefunden wurde, wahrscheinlich durch einen anorganischen Prozess entstanden ist. Dieser Prozess wurde im Labor nachgestellt um Magnetit zu erzeugen. Das entstandene Mineral ist identisch mit dem im Marsmeteoriten gefundenen.

Im Jahr 1996 waren die Magnetit Kristalle ebenfalls das Zentrum des Interesses. Damals behaupteten die Wissenschaftler um den Forscher McKay, dass diese biologischen Ursprungs sein könnten, weil sie auf der Erde existierenden Bakterien ähnlich sind.

In einer Studie aus dem Jahr 2000 unter der Leitung von Kathie Thomas-Keprta wurde sogar nachgewiesen, dass die Magnetit Kristalle sozusagen verlängert sind und damit eine Eigenschaft haben, die nur biologischen Ursprungs sein kann. Dies haben aber nun Golden und sein Team widerlegt. Damit ist die Frage nach Leben auf dem Mars wieder offen. „Eine ganze Reihe von Eigenschaften des Meteoriten werde durch die inorganische Entstehung erklärt“ sagte Golden.

McKay, der Hauptverantwortliche der Ergebnisse von 1996 bleibt jedoch bei seinen Festellungen, da damals 4 verschiedene Beweisführungen gemacht wurden, die sich alle mit einer biologischen Enstehung decken. Golden habe nun eine dieser Beweisführungen herausgegriffen und gezeigt dass sie auch chemischen Ursprungs sein könne.

Damit ist die Frage nach Leben also noch völlig offen und es scheint, dass die von US Präsident Bush geforderte Reise zum Mars eine neues Argument erhält.

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Ein Beitrag von Markus Arens. Quelle: Spaceref.

Astronomen haben zum ersten Mal Wasserstoffperoxid (H₂0₂) in der Atmosphäre des Mars nachgewiesen. Dies ist das erste Mal, dass chemische Katalysatoren dieser Art in der Atmosphäre eines anderen Planeten als der Erde gefunden wurden. Katalysatoren kontrollieren die Reaktionen der wichtigsten chemischen Kreisläufe in der Erdatmosphäre. Diese Ergebnisse zeigen, dass Wissen über die Erdatmosphäre genutzt werden kann, die Chemie der Atmosphären anderer Planeten zu erklären und umgekehrt.
Die Erdatmosphäre ist sehr viel genauer untersucht als die des Mars. Wissenschaftler müssen also auf Ihre terrestrischen Erfahrungen zurückgreifen um abzuschätzen, wie die Marsatmosphäre auf solare Strahlung reagiert und wie ihr fotochemisches Gleichgewicht kontrolliert wird.

Modelle haben vorausgesagt, das Wasserstoffperoxid der Schlüsselkatalysator ist, der die Atmosphärenchemie des Mars kontrolliert. Bis jetzt waren Wissenschaftler nicht in der Lage die vorausgesagten Mengen H₂O₂ zu entdecken, so dass einige Wissenschaftler die Modelle bereits anzweifelten.

Die neuen Messungen bestätigen nun die vorherrschende Theorie. Dr. Todd Clancy, Leiter des Forschungsteams an dem Space Science Institute (SSI) in Colorado, sagt dazu: „Wir haben deutlich bestätigt, dass das chemische Gleichgewicht der Marsatmosphäre auf Zerfallsprodukten von Wasserdampf beruht, ohne das spezielle oder unbekannte Änderungen an der vorherrschenden Theorie benötigt werden.“

Welche Auswirkung hat dieses Ergebnis für die Suche nach Leben auf dem Mars? Dr. Clancy meint: „Wasserstoffperoxid wird auf der Erde als Antiseptikum verwandt und würde jede biologische Aktivität auf der Oberfläche des Mars verzögern. Aus diesem Grund, neben der ultravioletten Strahlung und dem Mangel an Wasser erwartet man, dass bakterienähnliche Organismen auf der Oberfläche des Mars nicht lebensfähig sind. Die meisten Argumente für das Finden von Leben auf dem Mars konzentrieren sich nun auf Regionen unterhalb der Oberfläche.“

Die Arbeit ist in der Märzausgabe des Journals Ikarus veröffentlicht worden. Die Beobachtungen wurden am James Clerk Maxwell Telescope (JCMT) gemacht, das nahe des 4.205 Meter hohen Gipfel des Mauna Kea auf Hawaii gelegen ist.

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Ein Beitrag von meiklampmann. Quelle: ESA.

Noch in diesem Jahr, am 26. Dezember, soll sie den Mars erreichen und in eine Umlaufbahn einschwenken. Fünf Tage zuvor wird der Lander Beagle 2 vom Orbiter getrennt. Er soll weich landen und nach Lebensspuren suchen. Der Mythos Mars ist ungebrochen. Aufnahmen früherer Missionen vom Roten Planeten zeigen neben Terrassen, Inseln, Krater, Plateaus auch versiegte Fluss-Systeme. Neue Messergebnisse lassen sogar auf bedeutende Bodeneisvorkommen schließen. Der Marsboden scheint sich über große Areale schwammartig mit einem Stoff voll gesogen zu haben, ohne den selbst die abgebrühtesten Organismen nicht auskommen können: Wasser. Wenn es in der Frühzeit des Mars über geologisch bedeutende Zeiträume von 1 bis 2 Mrd. Jahren Seen und Flüsse gab, kann sich dort zur gleichen Zeit wie auf der Erde einfaches Leben in Form einzelliger Mikroorganismen gebildet haben.

Die Europäische Raumfahrtorganisation ESA will dieser Frage in den kommenden Jahren nachgehen. Mars Express, ihre erste Planetensonde bildet dabei nur den Auftakt eines ehrgeizigen europäischen Programms zur Erforschung unseres Sonnensystems in den nächsten Jahrzehnten, dem Aurora-Programm. Eine von Euphorie und Leidenschaft getragene Aufbruchstimmung begleitet diesen eigenständigen Einstieg Europas bei der Erkundung des Roten Planeten mit Raumsonden. Dabei ist die strategische Ausrichtung der Forschung einfach und überzeugend: Folge dem Wasser, denn dort ist Leben.
Mars Express ist eine aus einem Orbiter sowie einem Lander bestehende einzigartige Mission. Sie ist mit wissenschaftlichen Instrumenten ausgerüstet, die die Atmosphäre, die Oberfläche sowie die Schichten im Untergrund mit einer nie zuvor erreichten Genauigkeit erkunden. Europa will damit eine Schlüsselrolle in der internationalen Erforschung des Mars spielen und in den nächsten beiden Jahrzehnten sogar noch einen Gang zulegen.

Weiterführende Informationen:

Mythen, Monster und Marsianer

Die ungleichen SchwesternDie fünf Entdeckungen der Marsmonde

Neue Hoffnungen auf LebensspurenEuropas Mars-Debüt

Reise in die planetare FrühzeitEin genial unorthodoxes Landeverfahren

Der Orbiter: Das SuperaugeDer Maulwurf auf dem Lander

ESOC: Empfangszentrale der außerirdischen SignaleEpilog: Menschen zum Mars

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Ein Beitrag von meiklampmann. Quelle: ESA.

Noch hält unser blauer Planet als Oase des Lebens eine Ausnahmestellung im unendlich großen Universum ein. Doch das Bild von der Einmaligkeit bröckelt. In den letzten Jahrzehnten wurden immer mehr organische Moleküle im Weltall entdeckt. Sie gelten als grundlegende Bausteine des Lebens. Von den weit über 120 bekannten Molekülen dürften viele auch von der Erde eingefangen worden sein und möglicherweise als Initial gewirkt haben. Selbst in den lebensfeindlichsten irdischen Umgebungen wurden immer wieder neue bizarre Organismen entdeckt. Sie erhöhen die Wahrscheinlichkeit, dass auch auf anderen Planeten niedere Lebensformen unter extremen Bedingungen von Temperatur, Druck und veränderter Atmosphäre existieren könnten. Als 1995 der erste Planet entdeckt wurde, der einen anderen Stern umkreist, verlor die Erde den Status der planetaren Einmaligkeit. Heute, acht Jahre später, sind bereits mehr als 100 extrasolare Planeten bekannt, allesamt ausschließlich mit bodenständigen Teleskopen ausgespäht. Und es gibt eine Reihe weiterer Kandidaten außerhalb unseres Sonnensystems. Bei allen bisher bekannten Körpern handelt es sich jedoch um riesige Gasplaneten, ähnlich unserem Jupiter, die ihren jeweiligen Zentralstern auf einer sehr engen Bahn umkreisen. Ihre Größe erleichtert zwar ihre Entdeckung, aber auf ihnen dürfte E.T. kaum anzutreffen sein.

Fahndung nach der zweiten Erde
Noch streiten sich die Wissenschaftler über den Ursprung des Lebens auf unserer blauen Insel im All. Kam es von einem fernen Planeten, einem Asteroiden, einem Kometen, entwickelte es sich völlig eigenständig oder wirkten mehrere Faktoren zusammen? Astrobiologen erwarten außerirdisches Leben – wenn überhaupt – auf kleinen erdähnlichen Planeten. Doch bislang ist noch kein derartiger Planet außerhalb unseres Sonnensystems gefunden worden. Der Nachweis ist zudem sehr schwierig. Das Hauptproblem, einen schwach leuchtenden kleinen Planeten neben einem riesigen hellen Stern zu identifizieren, ist vergleichbar mit einer Kerzenflamme hinter einem grellen Scheinwerfer. Zudem macht die Erdatmosphäre den Forschern das Leben schwer: Einerseits wirkt sie als Filter und läßt einen großen Teil der elektromagnetischen Strahlung ferner Gestirne nicht durch, andererseits verzerrt sie durch Luftturbulenzen das sichtbare Licht. Der Ausweg: Raumsondengestützte Spezialteleskope. Sowohl die Europäische Raumfahrtorganisation ESA als auch die amerikanische Weltraumbehörde NASA haben diese Herausforderung angenommen und mit der Vorbereitung von zwei höchst anspruchsvollen internationalen Weltraum-Missionen begonnen: Darwin (ESA) und Terrestrial Planet Finder TPF (NASA). Der Start beider Raumsonden ist etwa für das Jahr 2014 vorgesehen.

Erste internationale Vorbereitungskonferenz in HeidelbergZahlreiche Wissenschaftler und Ingenieure der verschiedensten Fachgebiete sind an der Vorbereitung beider Missionen beteiligt. Sie arbeiten in internationalen Konsortien zusammen. Zur Koordination ihrer Projekte ist eine Serie multidisziplinärer Konferenzen geplant. Die erste Tagung dieser Art veranstaltet das Max-Planck-Institut für Astronomie (MPIA) in Heidelberg. Vom 22. bis zum 25. April diskutieren namhafte Wissenschaftler und Raumfahrtexperten aus den ESA-Mitgliedsstaaten sowie aus Australien, Chile, Russland, Ungarn und den USA über Methoden der Suche nach extrasolaren Planeten, der Entstehung und Entwicklung von Planeten sowie über die technologische Entwicklung der Raumfahrtprojekte Darwin und TPF. Zudem gilt es, beide Raumsondenmissionen aufeinander abzugleichen und Synergien optimal zu nutzen.
ESA-Planetenjäger DarwinEin Ansatzpunkt zur Auffindung extrasolarer Planeten ist ihre thermische Eigenstrahlung im Infrarotbereich. Diese Infrarotstrahlung läßt sich klar abgrenzen, obwohl der Planet von seiner Sonne milliardenfach überstrahlt wird. Um auch die störende Infrarot-Eigenstrahlung der Erde ausschließen zu können, müssen die Raumsonden weit jenseits der Mondbahn stationiert werden. Das Konzept der Darwin-Mission sieht deshalb ein Geschwader von sechs großen Infrarot-Weltraumteleskopen vor, die in einem Abstand von 1,5 Millionen Kilometern von der Erde im so genannten Lagrange-Punkt 2 zu einem Interferometer zusammengeschaltet werden, um eine heute noch unvorstellbar hohe Trennschärfe zu erreichen. In diesem L2-Punkt heben sich zudem die gegenseitigen Anziehungskräfte von Erde und Sonne auf. Die Flotte wird durch zwei weitere Raumsonden ergänzt: Nummer sieben bündelt das Licht der Sechsergruppe und Nummer acht hält als Zentralstation den Kontakt mit dem blauen Planeten aufrecht. Das mag noch einfach klingen, doch die Sonnenwinde lassen die Späher immer wieder abdriften. Wenn die sechs Teleskopsonden ihre Lichtsignale zur Zentralstation übertragen, müssen deren unterschiedliche Weglängen ständig ausgeglichen werden. Das wiederum verlangt eine Justiergenauigkeit im Bereich von tausendstel Millimetern.
Deutschland an Planetensuche aktiv beteiligt
Die ESA-Mission wird nicht nur nach erdähnlichen Planeten bei anderen Sternen suchen, sondern auch nach Zeichen von Wasser und Sauerstoff (Ozon) in ihrer Atmosphäre – also nach Hinweisen auf lebensfreundliche Bedingungen oder sogar von Leben auf diesen Planeten. Dazu soll Darwin die Infrarot-Strahlung dieser Planeten in ihre verschiedenen Wellenlängen zerlegen. Da Gase wie Sauerstoff oder Kohlendioxid bestimmte Wellenlängen dieser Strahlung absorbieren, kann das Fehlen dieser Wellenlängen auf das Vorhandensein der lebensnotwendigen Gase hindeuten und damit möglicherweise auf Leben. Das Max-Planck-Institut für Astronomie beteiligt sich an Darwin mit einem sehr wichtigen Gerät, dass das von den sechs Teleskopen eingefangene Licht in einer solchen Weise zur Interferenz bringt, dass das Licht des gleißend hellen Zentralsterns nahezu vollständig ausgelöscht wird. Erst dadurch kann ein schwach leuchtender Planet sichtbar werden. Das MPIA wird im nächsten Jahr gemeinsam mit der Firma Kayser-Threde GmbH in München einen ersten Labor-Prototypen entwerfen und testen.

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Ein Beitrag von Michael Stein. Quelle: NASA / JPL.

Schon seit längerem steht der Jupitermond Europa ganz oben auf der Liste vieler Wissenschaftler, wenn es um die Suche nach Orten in unserem Sonnensystem geht, an denen primitive Lebensformen existieren könnten. Verschiedene Messungen der Raumsonde Galileo, die seit 1995 den Jupiter umkreist, deuten darauf hin, dass unter dem Eispanzer von Europa ein Ozean aus flüssigem, salz- und mineralstoffhaltigem Wasser existiert. Die Sonne würde dort zwar als Energielieferant keine Rolle spielen, dennoch wäre primitives Leben denkbar, wie die so genannten „Black Smoker“ in der irdischen Tiefsee beweisen: Rund um diese heißen, schwefel- und mineralstoffhaltigen Thermalquellen haben sich hochspezialisierte Bakterien angesiedelt, die in dem schwefelhaltigen und warmen Milieu auch ohne jede Lichtquelle gedeihen können.

„Europa […] transportiert Material von der Nähe der Oberfläche nach unten in den Ozean und transportiert möglicherweise Organismen – sofern sie existieren – an die Oberfläche“, so Dr. Robert Pappalardo, Planetenwissenschaftler an der University of Colorado. Dieser „Aufzug-Effekt“ könnte bei der Suche nach Spuren extraterrestrischer Lebensformen auf Europa sehr hilfreich sein, da eine Bohrung oder Schmelze durch den Eispanzer hindurch an den „Lenticulae“ (lat. „Sommersprossen“) genannten Stellen deutlich schneller auf interessante Schichten stoßen könnte. Die jetzt von der NASA veröffentlichte Fotomontage ist eine Kombination zweier Aufnahmen, die von Galileo bereits im Juni 1996 und im Mai 1998 gemacht worden sind.

Während Meldungen in der jüngeren Vergangenheit, wonach der Eispanzer an der Oberfläche von Europa deutlich dicker als früher angenommen sein soll, eine Forschungsmission zu diesem Jupitermond unwahrscheinlicher gemacht haben lassen die nun entdeckten (oder besser: nun publizierten) Lenticulae eine solche Mission wieder in einem optimistischeren Licht dastehen – vielleicht eine nicht ganz zufällige Nebenwirkung dieser Meldung.

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