Mars. Bildnachweis: NASA Zum Vergrößern anklicken
Stellen Mikroben das auf dem Mars gefundene Methan her oder stammt das Kohlenwasserstoffgas aus geologischen Prozessen? Diese Frage möchte jeder beantworten, aber niemand kann sie beantworten. Was braucht es, um die Jury zu überzeugen?
Viele Experten sagten dem Astrobiology Magazine, dass der beste Weg, um zu beurteilen, ob Methan biologischen Ursprungs ist, darin besteht, das Verhältnis von Kohlenstoff-12 (C-12) zu Kohlenstoff-13 (C-13) in den Molekülen zu untersuchen. Lebende Organismen nehmen vorzugsweise die leichteren C-12-Isotope auf, wenn sie Methan zusammensetzen, und diese chemische Signatur bleibt bestehen, bis das Molekül zerstört ist.
"Es kann eine Möglichkeit geben, die Herkunft von Methan, ob biogen oder nicht, mithilfe stabiler Isotopenmessungen zu unterscheiden", sagt Barbara Sherwood Lollar, Isotopenchemikerin an der Universität von Toronto.
Isotopensignale sind jedoch subtil und werden am besten von genauen Spektrometern auf der Marsoberfläche und nicht auf einer umlaufenden Umlaufbahn eines Raumfahrzeugs ausgeführt.
Und es gibt Komplikationen. Zum einen kann ein durchschnittlicher Mars-Methan-Gehalt von 10 Teilen pro Milliarde (ppb) für eine genaue Isotopenmessung zu schwach sein, selbst für ein auf dem Mars platziertes Spektroskop. Auch das Verhältnis von C-12 zu C-13 von Methan allein ist nicht immer ein Beweis für das Leben. Zum Beispiel zeigte das hydrothermale Entlüftungsfeld „Lost City“ im Atlantik keine eindeutige Isotopensignatur, sagt James Kasting, Professor für Erd- und Mineralwissenschaften an der Penn State University.
"Das Methan ist nicht so stark fraktioniert, aber sie denken immer noch, dass es biologisch sein könnte", sagt Kasting. "In Lost City kann man anhand der Isotope nicht herausfinden, ob es biologisch ist oder nicht. Wie werden wir das auf dem Mars herausfinden? “
Durch die Erweiterung der Suche antwortet Sherwood Lollar. Anstatt nur Kohlenstoff zu messen, schlägt sie vor, Wasserstoffisotope zu messen, da biologische Systeme auch Wasserstoff (H) dem schwereren Deuterium (2H) vorziehen.
Ein zweiter Ansatz würde sich mit den längeren, schwereren Kohlenwasserstoffen - Ethan, Propan und Butan - befassen, die mit Methan verwandt sind und manchmal mit biogenem oder abiogenem Methan auftreten. Sherwood Lollar entdeckte diese Kohlenwasserstoffe, als er abiogenes Methan untersuchte, das in Poren in alten Gesteinen im Canadian Shield, einer großen Lagerstätte aus präkambrischem magmatischem Gestein, eingeschlossen war. „Wenn das Wasser über sehr, sehr lange Zeiträume eingeschlossen wird“, sagt sie, führt eine abiogene Reaktion zwischen Wasser und Gestein zu Methan, Ethan, Propan und Butan.
Wenn die längerkettigen abiogenen Kohlenwasserstoffe jemals in der Marsatmosphäre nachgewiesen werden, wie können wir sie von ähnlichen Kohlenwasserstoffen unterscheiden, die die Abbauprodukte von Kerogen sind, einem Überrest der Zersetzung lebender Materie? Die Antwort, wiederholt Sherwood Lollar, könnte in den Isotopen gefunden werden. Abiogene Kohlenwasserstoffketten würden einen höheren Anteil schwererer Isotope enthalten als die Kohlenwasserstoffketten, die aus dem Abbau von Kerogen stammen.
"Zukünftige Missionen zum Mars planen, nach höheren Kohlenwasserstoffen und Methan zu suchen", sagt Sherwood Lollar. "Wenn dieses Isotopenmuster beispielsweise in Marsmethan und Ethan identifiziert werden kann, könnte diese Art von Informationen dazu beitragen, den abiogenen versus den biogenen Ursprung aufzulösen."
Isotope spielen in mehreren bevorstehenden Weltraummissionen eine herausragende Rolle, die den wachsenden Durst nach Beweisen für das Methan-Rätsel stillen könnten:
* Der Phoenix Lander, dessen Start für August 2007 geplant ist, wird in eine eisreiche Region in der Nähe des Nordpols fahren und „Schmutz ausgraben und den Schmutz zusammen mit dem Eis analysieren“, sagt William Boynton von der University of Arizona. Wer wird die Mission leiten. Das Massenspektrometer des Landers misst Isotope in Methan, das im Boden eingeschlossen ist, wenn die Konzentration ausreicht. "Wir werden das Isotopenverhältnis [in der Atmosphäre] nicht messen können, weil es nicht hoch genug konzentriert ist", sagt Boynton.
* Das Mars Science Laboratory, dessen Start zwischen 2009 und 2011 geplant ist, ist ein 3.000 Kilogramm schwerer Sechsrad-Rover mit wissenschaftlichen Instrumenten. Das abstimmbare Laserspektrometer und der Massenspektrometer-Gaschromatograph können möglicherweise beide Isotopenverhältnisse von Kohlenstoff und anderen Elementen ermitteln.
* Beagle 3, ein Nachfolger von Großbritanniens im Weltraum verlorenem Beagle 2, verfügt möglicherweise über ein verbessertes Massenspektrometer, mit dem Kohlenstoffisotopenverhältnisse gemessen werden können. Das Projekt muss jedoch noch genehmigt werden. Das Fahrzeug würde erst 2009 starten.
Aus diesen Startdaten geht hervor, dass die Jury über dieses Who-Dun-It jahrelang beschlagnahmt bleiben muss, bis im wissenschaftlichen Gerichtssaal harte Daten über die Methanquelle auf dem Mars ausgestrahlt werden können. An dieser Stelle kann man mit Recht sagen, dass viele Sachverständige die Möglichkeit einer biogenen Quelle ziemlich ernst nehmen. Zum Beispiel sagt Vladimir Krasnopolsky, der eines der Teams leitete, die Methan auf dem Planeten gefunden haben: „Bakterien sind meiner Meinung nach plausible Methanquellen auf dem Mars, der wahrscheinlichsten Quelle.“ Aber er erwartet, dass die Mikroben in Oasen gefunden werden, „weil die Bedingungen des Mars sehr lebensfeindlich sind. Ich denke, diese Bakterien können an einigen Orten existieren, an denen die Bedingungen warm und nass sind. “
Diese Beobachtung deutet auf eine mögliche Win-Win-Situation für diejenigen hin, die Leben auf dem Mars finden wollen, sagt Timothy Kral von der Universität von Arkansas, der Methanogene für seinen Lebensunterhalt anbaut. Wenn Asteroiden und Kometen, wie Berechnungen belegen, wahrscheinlich kein Methan zum Mars liefern, müssen entweder methanbildende Organismen im Untergrund leben oder es gibt einen Ort, an dem es warm genug für die abiogene Erzeugung ist.
"Auch wenn es kein direkter Hinweis auf das Leben ist, ist es ein Hinweis darauf, dass es Erwärmung gibt", sagt Kral. Unter diesen Bedingungen gibt es „Wärme und Energie für das Wachstum von Organismen“.
Im vergangenen Jahr hat sich viel geändert. Kral, der ein Dutzend Jahre lang Methanogene in einer simulierten Marsumgebung gezüchtet hat, sagt: „Vor dem letzten Jahr, als die Leute fragten, ob ich glaube, dass es Leben auf dem Mars gibt, würde ich kichern. Ich wäre nicht in diesem Geschäft, wenn ich es nicht für möglich halten würde, aber es gab keine wirklichen Beweise für ein Leben. Dann, letztes Jahr, fanden sie plötzlich Methan in der Atmosphäre, und wir haben plötzlich echte wissenschaftliche Beweise dafür, dass es möglich ist, dass der Mars der zweite lebende Planet ist.
Ursprüngliche Quelle: NASA Astrobiology
