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Moderne Raumsonden könnten Lebensspuren nachweisen
Redaktion
/ idw / Pressemitteilung der FU Berlin
astronews.com
25. März 2024
Die unterirdischen Ozeane einiger Eismonde von Saturn und Jupiter sind
Kandidaten für die Suche nach außerirdischem Leben. Eine laborbasierte Studie
hat jetzt ergeben, dass Leben, wenn es dort denn welches geben sollte,
tatsächlich mit den Instrumenten auf einer Raumsonde nachweisbar wäre - und zwar
schon in einzelnen ausgestoßenen Eisteilchen.
Künstlerische Darstellung des Saturnmonds
Enceladus und seiner Eisfontänen, die sich aus einem Ozean
unter der Oberfläche speisen.
Bild: NASA / JPL-Caltech [Großansicht] |
“Unsere Ergebnisse zeigen zunehmend, dass zukünftige Instrumente in der
Lage sind, auf Eismonden winzige Lebensformen aufzuspüren, die denen ähneln, die
wir von der Erde kennen", betont Dr. Fabian Klenner. Klenner ist Postdoc am
Department of Earth and Space Sciences der University of Washington,
zuvor forschte er an der Freien Universität Berlin. Die Cassini-Mission, die bis
2017 im Saturnsystem operierte, hatte in der Nähe des Südpols des eisigen
Saturnmondes Enceladus nahezu parallele Risse entdeckt. Aus diesen Rissen
strömen Gase und Eispartikel in das Weltall, die von dem unterirdischen Ozean
des Mondes stammen. Europa, ein Eismond von Jupiter, wird bald detailliert von
Instrumenten auf der NASA-Mission Europa Clipper untersucht werden. Der
Start der Mission ist für Oktober diesen Jahres vorgesehen.
In Vorbereitung auf diese und andere zukünftige Missionen untersuchen
Forschende, was moderne Instrumente auf den Eismonden finden könnten. Aufgrund
der hohen relativen Geschwindigkeiten der Eisteilchen zur Raumsonde, ist es sehr
schwierig, Einschläge von einzelnen Eisteilchen auf Massenspektrometer zu
simulieren. Die Forschenden haben stattdessen ein Experiment an der Freien
Universität Berlin genutzt. Mit dem Versuchsaufbau haben die Forschenden einen
dünnen Wasserstrahl in eine Vakuumkammer injiziert. Der Wasserstrahl zerfällt in
winzige Tröpfchen, die dann mit einem Laser beschossen wurden. Die durch den
Laserbeschuss entstandenen geladenen Teilchen wurden in einem Massenspektrometer
im Labor untersucht, um vorherzusagen, was Instrumente auf Raumsonden
detektieren würden.
Die neu veröffentlichten Ergebnisse zeigen, dass Instrumente, die für
zukünftige Raumsonden vorgesehen sind, Zellmaterial aufspüren können. Und das
funktioniert sogar, wenn das Zellmaterial in nur sehr wenigen einzelnen
Eisteilchen vorhanden wäre. Ein Instrument, das diese Fähigkeit besitzt, ist der
SUrface Dust Analyzer auf Europa Clipper. Für ihre Studie
verwendeten die Forschenden Sphingopyxis alaskensis, ein Bakterium, das in
Gewässern von Alaska vorkommt. Im Vergleich zu Escherichia coli, einem gängigen
Modellorganismus für Studien auf der Erde, leben die viel kleineren S.
alaskensis Bakterien in kalter Umgebung und können mit nur wenigen Nährstoffen
auskommen. Aufgrund all dieser Eigenschaften ist dieser Organismus womöglich ein
geeigneterer Kandidat für potenzielles Leben auf einem Eismond.
"Die Bakterien sind extrem klein, sodass sie theoretisch in die ausgestoßenen
Eisteilchen passen", erläutert Klenner. Von früheren Studien ist bekannt, dass
verschiedene Substanzen in einem unterirdischen Ozean in einzelnen Eisteilchen
getrennt ausgestoßen werden. Die neue Studie zeigt, dass die Analyse einzelner
Eisteilchen deutlich vorteilhafter ist, um mögliches Leben zu identifizieren,
als zuerst Milliarden von Eisteilchen zu sammeln und alle gemeinsam zu
analysieren. In einer weiteren Studie, die von den gleichen Wissenschaftlern mit
durchgeführt wurde, wurden kürzlich Phosphate im Ozean von Enceladus
nachgewiesen. Enceladus hat somit genügend Energie, Wasser, Phosphate und andere
Salze, sowie kohlenstoffbasiertes organisches Material, was es zunehmend
wahrscheinlicher macht, dass der Mond lebensfreundliche Bedingungen für
bakterielle Lebensformen wie wir sie von der Erde kennen aufweist.
Die Forschenden vermuten, dass Bakterien, wenn sie eine Lipidmembran
besitzen, eine hauchdünne Schicht auf der Oberfläche des Ozeans bilden würden.
Ein Prozess, den man von der Erde kennt. Auf einem Eismond, bei dem der Ozean
mit der Oberfläche verbunden ist (z. B. durch Risse in der Eiskruste), bringt
der Druckunterschied zum Vakuum des Weltalls den kalten Ozean zum Kochen. Zudem
platzen Gasblasen, die im Ozean aufsteigen, an der Wasseroberfläche, wodurch
Zellmaterial in sich bildende Eisteilchen eingeschlossen werden könnte. “Wir
beschreiben hier ein plausibles Szenario wie Bakterien in Eisteilchen
eingeschlossen werden könnten, die sich von flüssigem Wasser auf Enceladus oder
Europa bilden und dann in das Weltall ausgestoßen werden", sagt Klenner.
Der SUrface Dust Analyzer auf Europa Clipper hat bessere
analytische Fähigkeiten als Instrumente vergangener Missionen. Zudem wird dieses
Instrument zum ersten Mal in der Lage sein, negativ geladene Ionen von
Einschlägen der Eisteilchen zu detektieren, was vorteilhaft für das Aufspüren
möglicher Fettsäuren und Lipide ist. “Ich finde es sogar etwas spannender, nach
Lipiden oder Fettsäuren zu suchen als nach den Bestandteilen von DNA, da
Fettsäuren etwas stabiler zu sein scheinen", ergänzt Klenner. “Mit geeigneten
Instrumenten, wie zum Beispiel dem SUrface Dust Analyzer auf Europa
Clipper, könnte es einfacher sein als wir dachten, Spuren von Leben auf
einem Eismond zu finden", erklärt Prof. Frank Postberg. Postberg ist Professor
für Planetologie am Institut für Geologische Wissenschaften der Freien
Universität Berlin. "Die Voraussetzung ist natürlich, dass es dort Leben gibt
und die Lebensformen auch in Eisteilchen eingeschlossen werden, die sich z. B.
aus flüssigem Wasser unter der Eiskruste bilden".
Die Studie des Teams wurde jetzt in der Fachzeitschrift Science Advances
veröffentlicht.
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