Am Dienstag, dem 16. Dezember 2014, kündigten NASA-Wissenschaftler, die am Herbsttreffen der American Geophysical Union in San Francisco teilnahmen, den Nachweis organischer Verbindungen auf dem Mars an. Die Ankündigung stellt die Entdeckung der fehlenden „Zutat“ dar, die für die Existenz - Vergangenheit oder Gegenwart - des Lebens auf dem Mars notwendig ist.
In der Tat erforderte die außerordentliche Behauptung außergewöhnliche Beweise - die berühmte Behauptung von Dr. Carl Sagan. Die Wissenschaftler, Mitglieder der Mission Mars Science Lab - Curiosity Rover, arbeiteten über einen Zeitraum von 20 Monaten an der Probenahme und Analyse von Marsatmosphären- und Oberflächenproben, um zu ihren Schlussfolgerungen zu gelangen. Die Ankündigung beruht auf zwei getrennten Nachweisen von organischen Stoffen: 1) zehnfache Spitzen in den atmosphärischen Methanwerten und 2) Bohrproben aus einem Gestein namens Cumberland, das komplexe organische Verbindungen enthielt.
Methan, die einfachste organische Verbindung, wurde mit der Probenanalyse am Mars-Instrument (SAM) nachgewiesen. Dies ist eines von zwei kompakten Laborinstrumenten, die in den kompakten Rover Curiosity in Wagengröße eingebettet sind. Sehr bald nach der Landung auf dem Mars begannen die Wissenschaftler, SAM zu verwenden, um den chemischen Gehalt der Marsatmosphäre regelmäßig zu messen. In vielen Proben war der Methangehalt mit ~ 0,9 Teilen pro Milliarde sehr niedrig. Dies änderte sich jedoch plötzlich und wie Wissenschaftler in der Pressekonferenz feststellten, war es ein „Wow“ -Moment, der sie verblüffte. Es wurden kurze tägliche Spitzen der Methanwerte von durchschnittlich 7 Teilen pro Milliarde festgestellt.
Der Nachweis von Methan auf dem Mars wird seit Jahrzehnten behauptet. In jüngerer Zeit, in den Jahren 2003 und 2004, haben unabhängige Forschungsteams, die empfindliche Spektrometer auf der Erde verwenden, Methan in der Marsatmosphäre nachgewiesen. Eine Gruppe unter der Leitung von Vladimir Krasnopolsky von der Katholischen Universität und eine andere unter der Leitung von Dr. Michael Mumma vom Goddard Space Flight Center der NASA stellten breite regionale und zeitliche Methanwerte von bis zu 30 Teilen pro Milliarde fest. Diese Ankündigungen stießen bei der wissenschaftlichen Gemeinschaft auf erhebliche Skepsis. Und die ersten atmosphärischen Messungen von Curiosity waren negativ. Keine der beiden Gruppen trat jedoch von ihren Ansprüchen zurück.
Die plötzliche Erkennung von zehnfachen Methanspitzen im Gale-Krater steht nicht im Widerspruch zu den früheren Fernmessungen von der Erde. Die hohen saisonalen Konzentrationen waren in Regionen ohne Gale Crater zu verzeichnen, und es ist weiterhin möglich, dass die Curiosity-Messungen von ähnlicher Natur sind, jedoch auf einen weniger aktiven Prozess zurückzuführen sind, als er in den vom Team von Dr. Mumma identifizierten Regionen vorliegt.
Die NASA-Wissenschaftler der AGU unter der Leitung des MSL-Projektwissenschaftlers Dr. John Grotzinger betonten, dass sie noch nicht wissen, wie das Methan erzeugt wird. Der Prozess kann biologisch sein oder nicht. Es gibt abiotische chemische Prozesse, die Methan produzieren könnten. Die MSL-SAM-Erkennungen waren jedoch tägliche Spitzen und repräsentieren einen aktiven realen Prozess auf dem roten Planeten. Dies allein ist ein sehr aufregender Aspekt der Erkennung.
Das Team präsentierte Folien, um zu beschreiben, wie Methan erzeugt werden kann. Mit den bekannten niedrigen Methan-Hintergrundwerten von ~ 1 Teil pro Milliarde könnte eine externe kosmische Quelle, beispielsweise Mikrometeoroide, die in die Atmosphäre gelangen und organische Stoffe freisetzen, die dann durch Sonnenlicht zu Methan reduziert werden, ausgeschlossen werden. Die Methanquelle muss lokalen Ursprungs sein.
Die Wissenschaftler veranschaulichten zwei Produktionsmittel. In beiden Fällen gibt es eine tägliche - oder zumindest periodische - Aktivität, bei der Methan aus dem Untergrund des Mars freigesetzt wird. Die Quelle könnte biologisch sein, die sich in unterirdischen Gesteinen ansammelt und dann plötzlich freigesetzt wird. Oder eine abiotische Chemie wie eine Reaktion zwischen dem Mineral Olivin und Wasser könnte der Generator sein.
Der vorgeschlagene und dargestellte unterirdische Speichermechanismus von Methan wird als Clathratspeicherung bezeichnet. Bei der Speicherung von Clathrat handelt es sich um Gitterverbindungen, die Moleküle wie Methan einfangen können, die anschließend durch physikalische Änderungen des Clathrats wie Sonnenwärme oder mechanische Beanspruchungen freigesetzt werden können. Durch Pressefragen stellten die NASA-Wissenschaftler fest, dass solche Clathrate Millionen und Milliarden Jahre unter der Erde erhalten bleiben könnten.
Die zweite Entdeckung organischer Stoffe umfasste komplexere Verbindungen in Oberflächenmaterialien. Seit seiner Ankunft auf dem Mars hat Curiosity ein Bohrwerkzeug verwendet, um das Innere von Gesteinen zu untersuchen. Grotzinger betonte, wie Material unmittelbar an der Marsoberfläche die Auswirkungen von Strahlung und der allgegenwärtigen Bodenverbindung Perchlorat erfahren hat, die organische Stoffe sowohl jetzt als auch über Millionen von Jahren reduziert und zerstört. Der Nachweis von keinen organischen Stoffen in lockerem und freiliegendem Oberflächenmaterial hatte die Hoffnungen der NASA-Wissenschaftler, organische Stoffe in den Gesteinen des Mars nachzuweisen, nicht geschmälert.
Es wurde an mehreren ausgewählten Gesteinen gebohrt und es war schließlich ein Schlammgestein namens Cumberland, das das Vorhandensein organischer Verbindungen offenbarte, die komplexer als einfaches Methan waren. Die Wissenschaftler betonten, dass das, was genau diese organischen Verbindungen sind, aufgrund des verwirrenden Vorhandenseins des aktiven chemischen Perchlorats, das organische Stoffe schnell in einfachere Formen zerlegen kann, ein Rätsel bleibt.
Für den Nachweis von organischen Stoffen im Schlammgestein Cumberland waren das Bohrwerkzeug und auch die Schaufel am facettenreichen Roboterarm erforderlich, um die Probe zur Analyse an das SAM-Labor zu liefern. Zum Nachweis von Methan verfügt SAM über ein Einlassventil zur Aufnahme von atmosphärischen Proben.
Dr. Grotzinger beschrieb, wie Cumberland als Probenquelle ausgewählt wurde. Das Gestein wird als Schlammstein bezeichnet, der einen Prozess namens Digenese durchlaufen hat - die Metamorphose von Sedimenten zu Gesteinen. Grotzinger betonte, dass sich während der Digenese Flüssigkeiten durch solche Gesteine bewegen und Perchlorat dabei organische Stoffe zerstören kann. Dies könnte bei vielen metamorphen Gesteinen auf der Marsoberfläche der Fall sein. Das Gremium der Wissenschaftler zeigte einen Vergleich zwischen Gesteinsproben, die mit SAM gemessen wurden. Insbesondere zwei - vom Rock „John Klein“ und vom Cumberland Rock - wurden verglichen. Ersteres zeigte keine organischen Stoffe sowie andere Gesteine, die beprobt wurden; Cumberlands Bohrprobe aus dem Inneren enthüllte jedoch organische Stoffe.
Die Analyse der Arbeit war mühsam und ging auf die Aussage von Sagan zurück. Die Bedeutung der Entdeckung organischer Stoffe auf dem Mars konnte von der Gruppe der Wissenschaftler nicht unterschätzt werden, und Grotzinger bezeichnete diese beiden Entdeckungen als das bleibende Erbe des Mars Curiosity Rover. Darüber hinaus erklärte er, dass die Entdeckungs- und Analysemethoden weit gehen werden, um die Auswahl der Instrumente und deren Verwendung während der Mars 2020-Rover-Mission zu steuern.
Die Entdeckung organischer Stoffe vervollständigt die notwendigen „Zutaten“ für das vergangene oder gegenwärtige Leben auf dem Mars: 1) eine Energiequelle, 2) Wasser und 3) organische Stoffe. Dies sind die Grundvoraussetzungen für die Existenz des Lebens, wie wir es kennen. Die Suche nach dem Leben auf dem Mars steht erst am Anfang und die neuen Entdeckungen der organischen Stoffe sind immer noch kein klares Zeichen dafür, dass das Leben existierte oder heute gegenwärtig ist. Dr. Jim Green, der das Gremium der Wissenschaftler vorstellte, und Dr. Grotzinger betonten beide das Ausmaß dieser Entdeckungen und wie sie mit den Zielen des NASA-Mars-Programms verbunden sind - insbesondere jetzt mit dem Schwerpunkt, Menschen zum Mars zu schicken. Für den Mars Curiosity Rover geht die Reise die Hänge des Mount Sharp hinauf und nun mit größerem Ernst und fortgesetzter Suche nach Felsen, die Cumberland ähnlich sind.
Verweise:
