Organische Moleküle auf dem Mars

Drei Milliarden Jahre altes Gestein im Gale-Krater auf dem Mars enthält eine Vielzahl organischer Stoffe. Und der Methangehalt der dünnen Marsatmosphäre zeigt starke jahreszeitliche Schwankungen. Das zeigen Messungen des US-amerikanischen Rovers Curiosity, der seit August 2012 auf dem Roten Planeten unterwegs ist. All das sei zwar kein Beweis für heutiges oder früheres Leben auf dem Mars, so die Wissenschaftler im Fachblatt „Science”, bestätige jedoch, dass die Bedingungen in dieser Region vor drei Milliarden Jahren ausgesprochen lebensfreundlich waren.

„Organische Materie kann als Energiequelle für einen Kohlenstoffmetabolismus dienen und so den Kohlenstoffkreislauf in einem mikrobiellen System unterstützen”, schreiben Jennifer Eigenbrode vom Goddard Space Flight Center der NASA und ihre Kollegen. Schon allein aus diesem Grund stand die Suche nach organischen Stoffen – also chemischen Verbindungen, die auf Kohlenstoff basieren – stets im Zentrum der Marsforschung. Viele organische Verbindungen entstehen bereits durch chemische Prozesse im All und gelangen durch Staub und Meteoriten auf Planetenoberflächen. Deshalb war es für die Forscher 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.

Eigenbrode und ihre Kollegen haben nun Bohrproben aus zwei Regionen im Gale-Krater mit dem SAM-Labor an Bord von Curiosity analysiert – und zahlreiche Kohlenstoffverbindungen nachgewiesen. Die Forscher vermuten, dass es sich dabei um Fragmente größerer komplexer Moleküle handelt. Die organischen Stoffe befanden sich in drei Milliarden Jahre altem Tonstein. Frühere Messungen hatten bereits gezeigt, dass die Region im Gale-Krater vor 3,5 Milliarden Jahren lebensfreundlich war: Es gab damals flüssiges Wasser auf der Oberfläche und die Umweltbedingungen ähnelten jenen auf der jungen Erde. Auch auf dem Mars könnte damals also Leben entstanden sein.

Eine zweite Forschungsgruppe um Christopher Webster vom Jet Propulsion Laboratory der NASA hat Messungen der Zusammensetzung der Marsatmosphäre über einen Zeitraum von fünf Jahren ausgewertet. Frühere Messungen hatten bereits vereinzelnd Methan in der Marsatmosphäre aufgespürt – wobei der Ursprung dieses Gases unklar ist. Auf der Erde stammt der größte Teil des Methans aus biologischen Prozessen, deshalb gilt das Gas als Biosignatur. Aber auch nicht-biologische chemische Prozesse können Methan produzieren. Die Messungen von Webster und seinem Team zeigen jetzt nicht nur einen permanenten Anteil von Methan in der Marsatmosphäre, sondern zusätzlich eine starke jahreszeitliche Schwankung. Sein Maximum erreicht der Methangehalt gegen Ende des Sommers auf der nördlichen Hemisphäre des Roten Planeten – im Mittel nimmt das Methan 650 Millionstel des Gasvolumens der Atmosphäre ein.

Die Forscher vermuten, 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. „Die Frage, ob Leben auf dem Mars entstanden ist, erscheint jetzt erst recht opportun”, schreibt die Planetenforscherin Inge Loes ten Kate in einem begleitenden Kommentar in „Science”. „Jetzt, da wir wissen, dass es damals organische Stoffe auf der Oberfläche gab.”