Bildnachweis: NASA / JPL
Während der NASA-Missionsbesprechung am Dienstag über die Fortschritte mit dem Rover in Meridiani Planum, dem Hauptforscher des Mars Exploration Rover (MER), stellte Steve Squyres nicht nur erstaunliche neue Wasserbeweise vor, sondern auch ein weiteres neues Teil des größeren astrobiologischen Puzzles: Wasser und Schwefel. "Mit dieser Menge Sulfat [bis zu vierzig Prozent Schwefelsalze an einigen Stellen in der Nähe des Landeplatzes von Opportunity] muss man Wasser haben."
Laut Missionswissenschaftlern ist Wasser jedoch nur das erste Puzzleteil in einem zukünftigen biologischen Bild für den roten Planeten. Dieses Gefühl wurde unterstrichen, indem nur einige der noch fehlenden Puzzleteile berücksichtigt wurden. Zeit zum Beispiel ist ein Element, das noch berücksichtigt werden muss. „Wir wissen, dass die wesentlichen biogenen Haupt- und Nebenelemente auf dem Mars vorhanden sind“, schrieb Rocco Mancinelli, ein Wissenschaftler des SETI-Instituts. „Der Hauptfaktor für die Feststellung, ob Leben auf dem Mars entstanden sein könnte, liegt in der Feststellung, ob auf seiner Oberfläche ausreichend flüssiges Wasser vorhanden ist Zeit. Die Geschichte des Wassers liegt in der Mineralogie der Felsen. “
Bewohnbarkeit und Energie
Aber jetzt, da einige lokale Teile des Mars ein mineralogisches Versprechen haben, dass genau dieses Wasser zumindest vorübergehend in ihre geologische Aufzeichnung „eingeweicht“ wird, welche anderen Schlüsselzutaten könnten als nächstes benötigt werden, insbesondere um einen überzeugenden Fall für die alte Bewohnbarkeit zu unterstützen? Die schwierige Frage erfordert einen Vergleich mit dem, was Mikrobiologen über das Leben auf der Erde wissen. Man muss also mit einem einfacheren Experiment beginnen: Wie würde eine robuste Erdmikrobe heute auf dem Mars überleben?
Laut den meisten Mikrobiologen nicht besonders gut. Die zusammengesetzten Probleme niedriger Temperaturen, niedriger Drücke und knapper Energie sind auf dem heutigen Mars vielfältig, selbst wenn „heute“ die letzten zehn Millionen Jahre in der meteorologischen Geschichte des Mars umfasst.
Im Vergleich zur Durchschnittstemperatur der Erde von 15 ° C hat der Mars weltweit eine Durchschnittstemperatur von -53 ° C. Während die Übergangstemperaturen in den Äquatorregionen um beide Landeplätze gelegentlich über den Gefrierpunkt des Wassers steigen, benötigen die meisten biologischen Szenarien einen Booster-Shot der Grundwärme. Ein bewohnbarer Fall für den roten Planeten setzt normalerweise einen längst verlorenen Mars voraus - einen, der sowohl feuchter als auch wärmer war als das, was selbst den härtesten heute bekannten Lebensformen feindlich gegenübersteht.
Die nächste Generation besserer Mikroben, Desulfotomaculum
Sobald eine Wasserquelle identifiziert ist, ist das vielleicht größte unmittelbare Problem auf dem Mars die sehr dünne und nicht atmungsaktive Atmosphäre, die nur ein Prozent des Meeresspiegeldrucks der Erde ausmacht. Wenn eine Mikrobe auf dem Mars an der Oberfläche ausgesetzt wäre, würde sie heute schnell austrocknen und gefrieren. Das heißt, es sei denn, es könnte eine Art Winterschlaf auslösen, sobald die Umwelt extrem zu ihrer bevorzugten Biologie geworden ist. Ein vielversprechender mikrobieller Kandidat muss einige Mittel entwickeln, um zu sporulieren, da dies ein großes Plus für den Winterschlaf wäre, wenn das Marswetter unwirtlich wird.
Wissenschaftler, die von alten - und bislang lokalen - Wasserbeweisen fasziniert sind, die in der Nähe des Opportunity-Standorts entdeckt wurden, haben die spekulative Frage aufgeworfen: Würden sporenbildende, sulfatreduzierende Bakterien einen neuen Modellorganismus für die nächste Generation von Mars-Mikrobenjägern bieten?
Laut einem erfahrenen Mitglied des Wissenschaftsteams von Viking und MER, Benton Clark, war ein solcher Kandidat ein führender Kandidat für die Bewältigung der harten Marsbedingungen, die eine Mikrobe sonst tödlich belasten könnten. Clark von Lockheed Martin in Denver sagte: "Ich hatte schon immer einen Lieblingsorganismus, Desulfotomaculum, einen Organismus, der von Sulfat leben kann, wie wir es in diesen Gesteinen finden."
Seit 1965, als der Sporenbildner erstmals entdeckt und klassifiziert wurde, bietet seine Biologie einige der besten Extreme für die Überlebensfähigkeit von Mikroben. Das Leben ohne Sonnenlicht bei der Bildung von Sporen bei kaltem oder trockenem Wetter könnte diesen robusten Organismus zu einem Modell machen, das zukünftige Planetenwissenschaftler in Betracht ziehen sollten.
Primitive Unabhängigkeit von Solarenergie
Der Name Desulfotomaculum bedeutet locker eine „Wurst“, die Schwefelverbindungen reduziert. Es ist ein stabförmiger Organismus; Das lateinische Wort "Tomaculum" bedeutet "Wurst". Desulfotomaculum ist anaerob, dh es benötigt keinen Sauerstoff. Terrestrisch kommt es in Boden-, Wasser- und geothermischen Regionen sowie im Darm von Insekten und Tierrumens vor. Sein Lebenszyklus hängt von der Reduktion von Schwefelverbindungen wie Magnesiumsulfat (oder Bittersalz) zu Schwefelwasserstoff ab.
Die schwefelmetabolisierenden Mikroben nutzen eine sehr primitive Form der Energieerzeugung: Ihre chemische Wirkung ist ebenso wichtig wie ihr unmittelbarer Lebensraum. Nach dem, was wir über die Bedingungen auf der frühen Erde wissen, war es wahrscheinlich heiß und es gab viel Ultraviolett (UV). Es war eine reduzierende Atmosphäre, daher standen wahrscheinlich Dinge wie Schwefelwasserstoff als anorganische Energiequelle zur Verfügung. Auf der Erde wachsen einige Desulfotomaculum-Arten optimal bei 30-37 ° C, können jedoch bei anderen Temperaturen wachsen, je nachdem, welche der fast 20 Desulfotomaculum-Arten kultiviert wird.
Auf dem kalten, trockenen Planeten, der so weit von der Sonne entfernt ist, würde alles, was erfolgreich metabolisiert wird, auch von einigen anderen neuartigen Wegen als der Photosynthese zur Energieerzeugung profitieren. Überraschenderweise ist der Mangel an UV-Sonnenlicht selbst ein unmittelbares Problem, obwohl bestimmte Arten von Strahlengefahren auf dem Mars tückisch sein können. Welche Art und Intensität des Sonnenlichts könnte für ein gewöhnliches grünes oder chlorophyllreiches Leben auf der Erde am nützlichsten sein? Oder wann könnte eine Mikrobe nur mit hilfreichem Schatten durch Bodenbedeckung oder einem dunklen felsigen Überhang gedeihen. Der Verzicht auf direktes Sonnenlicht könnte eine Marsnorm sein.
„[Desulfotomaculum] braucht dazu etwas Wasserstoff, aber [Schwefel] ist seine Energiequelle. Es kann unabhängig von der Sonne arbeiten “, sagte Clark. "Der Grund, warum ich den letzteren Organismus mag, ist, dass er auch Sporen bilden kann, so dass er über diese Zwischenzeiten auf dem Mars zwischen den wärmeren Zaubersprüchen und den Unterschieden in der [solaren] Neigung, die wir kennen, überwintern kann."
"Zusätzlich zu den physischen Beweisen für Fossilien", sagte Clark, "können Sie chemische Beweise haben. Es stellt sich heraus, dass Schwefel einer der Tracer ist, die bei der Isotopenfraktionierung recht gut funktionieren. Wenn lebende Organismen Schwefel verarbeiten, neigen sie dazu, Isotope anders als auf geologischen oder mineralogischen Wegen zu fraktionieren. Es gibt also Organismen und Isotopenwege, um danach zu suchen. Um die Isotopenanalyse durchzuführen, werden Sie die Proben wahrscheinlich wieder auf der Erde haben. "
Leben erhalten
Der MIT-Geologe John Grotzinger nahm die herausfordernde Frage auf, wie ein zukünftiger Missionsplaner beginnen könnte, eine biologische Gesamtstrategie zu formulieren. Kann eine zukünftige Marsmission nach erfolgreicher Landung in der Nähe dieser Art von Aufschluss am Standort Opportunity nach Beweisen für fossiles Leben suchen? „Die Antwort auf diese Frage ist sehr einfach. Auf der Erde, der einzigen Erfahrung, die wir machen, ist es sehr selten, Fossilien zu finden, die in alten Felsen erhalten sind. Sie müssen alles tun, um die Situation für ihre Erhaltung zu optimieren. “
Von Beginn der Opportunity-Mission an sagte Andrew Knoll, ein Paläontologe aus Harvard und Mitglied des MER-Wissenschaftsteams, gegenüber dem Astrobiology Magazine: „Die eigentliche Frage, die man beim Nachdenken über Meridiani berücksichtigen möchte, lautet: Was, wenn überhaupt, Unterschriften von dass die Biologie tatsächlich in diagenetisch stabilen Gesteinen erhalten bleibt? ..Wenn alle 10 Millionen Jahre 100 Jahre lang Wasser auf der Marsoberfläche vorhanden ist, ist dies für die Biologie nicht sehr interessant. Wenn es seit 10 Millionen Jahren vorhanden ist, ist das sehr interessant. "
"Sie sorgen sich zuerst um die Erhaltung", betonte Grotzinger. „Sie zielen auf Ihre Strategie ab, um die Aufbewahrung zu optimieren. Wenn etwas da war, können diese [Bedingungen] ideal für Zeitkapseln sein… aber es ist eine Herausforderung. … Wir möchten an dieser Stelle zur Vorsicht bei der Interpretation dieser Ergebnisse auffordern. “
"Bleiben Sie dran", schloss Squyres.
Originalquelle: NASA / Astrobiology Magazine
