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Rätsel um Methan auf dem Mars Gesalzene Marsmikroben und wie sie überleben könnten

Autor / Redakteur: Patricia Pätzold-Algner* / Christian Lüttmann

Gibt es Leben auf dem Mars? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler seit Jahrzehnten. Die Entdeckung von schwankenden Methankonzentrationen facht die Hoffnungen wieder an - könnten sie doch ein Indiz für außerirdische Lebensformen sein. Und tatsächlich zeigt eine Studie von Berliner Forschern, dass widerstandsfähige Mikroben für das Methan auf dem Roten Planeten verantwortlich sein könnten.

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Der Marsrover „Curiosity“ enteckte Fließspuren an Kräterwänden auf dem Mars, so genannte „Recurring Slope Lineae“ RSL.
Der Marsrover „Curiosity“ enteckte Fließspuren an Kräterwänden auf dem Mars, so genannte „Recurring Slope Lineae“ RSL.
(Bild: NASA)

Berlin – Als der NASA Marsrover „Curiosity“ im Juni 2018 organische Moleküle auf dem Mars fand, war die Fachwelt begeistert. Es bedeutete, dass Leben auf dem Roten Planeten irgendwann einmal existiert haben könnte oder auch jetzt noch möglich sein könnte. Vor Kurzem ergaben neuere Messungen der „Curiosity“, dass auch die Konzentrationen des Stoffwechselproduktes Methan über das Jahr schwanken. Wer oder was produziert also sporadisch das Methan?

Eine mögliche Antwort liefert nun die Arbeitsgruppe des Astrobiologen Prof. Dr. Dirk Schulze-Makuch vom Zentrum für Astronomie und Astrophysik der TU Berlin. Sie wies im Experiment nach, dass bestimmte Mikroben (Archaeen) in marsähnlichen, salzhaltigen Böden nicht nur überleben, sondern auch Stoffwechsel betreiben können – nur mit Kohlendioxid und Wasserstoff als Energie- und Kraftstoffquellen – und nur mit den minimalen Wassermengen, die das salzhaltige Gestein der Atmosphäre entzieht. Das Methan auf dem Mars könnte also von Archaeen stammen – eine weitere wichtige Einsicht auf der Suche nach Leben auf dem Mars.

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Lebensfeindlich, aber nicht zwingend tödlich

Höher entwickelte Lebensformen auf dem roten Planeten zu entdecken erscheint aus wissenschaftlicher Sicht sehr unwahrscheinlich. „Die niedrige Durchschnittstemperatur und Wasseraktivität an der Oberfläche des Mars machen es lebenden Organismen nicht leicht, in dieser Umgebung zu bestehen oder gar sich fortzupflanzen“, sagt Schulze-Makuch. „Doch die Ergebnisse jüngerer Marsmissionen zeigen, dass die Umweltbedingungen zu bestimmten Zeiten und an bestimmten Orten des Roten Planeten durchaus die unteren Grenzen überschreiten, die Leben möglich machen.“

Marssimulation in der Atacama-Wüste

Um zu prüfen, ob Mikroben auf dem Mars überhaupt lebensfähig wären, begeben sich Wissenschaftler immer wieder in abgelegene Regionen, deren Umweltbedingungen denen auf dem Mars ähnlich sind: die Atacama-Wüste in Chile, die McMurdo Dry Valleys in der Antarktis oder die Larsemann Hills im Osten der Antarktis. „Die Untersuchung dieser marsanalogen Umgebungen und der dort vorhandenen Mikrobiota helfen, die Bewohnbarkeit von marsianischen Umgebungen zu bewerten“, erklärt Schulze-Makuch.

Diese Gebiete sind extrem trocken (arid), aber gleichzeitig salzhaltig. Sie sind von Mikrobengemeinschaften besiedelt, die sich dieser Umgebung angepasst haben: Sie beginnen, Stoffwechsel zu betreiben, sobald sie befeuchtet werden. Das Befeuchten erfolgt dabei durch Deliqueszenz, also das spezifische Vermögen bestimmter Stoffe, meist Salze, die relative Feuchte ihrer Umgebung zu beeinflussen. Solche hygroskopischen Salze werden auch auf dem Mars vermutet. Aus diesen Salzen könnten unterirdische, oberflächennah lebende Organismen ihren Wasserbedarf stillen, so die Vermutung. Diese Organismen könnten das auf dem Mars nachgewiesene Methan produzieren.

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Methanproduzierende Mikroben zu neuem Leben erweckt

Um zu testen, ob die von der „Curiosity“ auf dem Mars gemessenen schwankenden Methankonzentrationen von oberflächennah lebenden Mikroben stammen könnten, entwickelten die Forscher ein geschlossenes Deliqueszenz-System. Darin vereinten sie ausgetrocknete marsähnliche Substrate mit wasserbindenden Salzen und drei methanbildenden Archaeen. Anschließend maßen sie, unter welchen Bedingungen die verschiedenen Mikroben zu Stoffwechselaktivitäten angeregt wurden.

Das Ergebnis: Zwei der drei bakterienähnlichen Organismen haben reagiert, jeweils in verschiedenen Substraten und bei verschiedenen Temperaturen. Das ließ die Fachwelt aufhorchen, denn bis heute wurden die Modellorganismen (inklusive methanproduzierende Mikroben) vor allem Stressfaktoren ausgesetzt wie Dürre, Hunger oder erhöhten Strahlendosen, um die Bewohnbarkeit des Mars zu bewerten. „Nach unserer Kenntnis gibt es jedoch keine Studie, die belegt, dass methanogene Archaeen in einer oberflächennahen Umgebung existieren können, in der Wasser nur durch Deliqueszenz verfügbar gemacht werden kann“, sagt Schulze-Makuch. „Wir konnten hier zum ersten Mal zeigen, dass allein das durch die Deliqueszenz bereitgestellte Wasser ausreicht, um methanogene Archaeen unter diesen extremen Bedingungen erneut zu hydrieren, quasi wieder zum Leben zu erwecken, und deren Stoffwechsel in einer Umgebung zu reaktivieren, wie sie nahe unter der Oberfläche des Mars existiert.“

Originalpublikation:Deborah Maus, Jacob Heinz, Janosch Schirmack, Alessandro Airo, Samuel P. Kounaves, Dirk Wagner & Dirk Schulze-Makuch: Methanogenic Archaea Can Produce Methane in Deliquescence-Driven Mars Analog Environments, Scientific Reports volume 10, Article number: 6 (2020); DOI: 10.1038/s41598-019-56267-4

* P. Pätzold-Algner, Technische Universität Berlin, 10623 Berlin

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