Der Rote Planet ist ein ziemlich lebhafter Ort. Seit 2018 haben Orbiter, Rover und Lander sowie die sie bedienenden Wissenschaftler die Narben uralter, reißender Flüsse entdeckt, die Erschütterungen eines Marsbebens gespürt und Beweise für flüssiges Wasser tief unter der Erde entdeckt.
Während wir mehr über die verlockende erdähnliche Geschichte des Mars erfahren, bleibt eine Frage bestehen:Gibt es oder hat es jemals Leben auf dem Mars gegeben? Hier ist alles, was wir bisher wissen.
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Gibt es auf dem Mars Mikroben?
Im März 2004 bestätigte die ESA-Mission Mars Express, dass Methangas in der Marsatmosphäre vorhanden war. Die Menge an Methan war gering, aber seine Entdeckung war außergewöhnlich, da auf der Erde, obwohl ein Teil des Methans in der Atmosphäre von Vulkanen stammt, das meiste davon von lebenden Organismen produziert wird.
Methan überlebt in der Marsatmosphäre nur wenige hundert Jahre, was bedeutet, dass das, was es produzierte, (geologisch gesehen) neu war. Obwohl die vulkanische Erklärung faszinierend wäre, weil angenommen wurde, dass der Mars geologisch tot ist, erregte der biologische Ursprung die Aufmerksamkeit der Menschen.
Das von Mars Express gesehene Methan konzentrierte sich in bestimmten Regionen und verteilte sich schnell auf Werte, die nicht mehr nachgewiesen werden konnten. Dann, ein Jahrzehnt später, kehrte das Methan zurück.
Diesmal wurde es vom NASA-Rover Mars Curiosity entdeckt, der 2012 im Krater Gale gelandet war. Mit seiner Instrumentensuite Sample Analysis at Mars (SAM) führte der Rover über einen Zeitraum von 20 Monaten ein Dutzend Messungen durch, die meistens extrem niedrig waren Ebenen des Gases. Ende 2013 und Anfang 2014 stiegen die Methanwerte jedoch stark um den Faktor 10 an.
„Zum jetzigen Zeitpunkt kennen wir den Ursprung dieses Methans nicht“, sagte Danny Glavin von der NASA, damals ein an der Curiosity-Mission beteiligter Wissenschaftler. Dasselbe gilt bis heute.
Zuletzt hat eine erneute Analyse der Daten von Mars Express gezeigt, dass auch dieser im Juni 2013 Methan im Krater Gale entdeckt hat. Die Folgemission der ESA zur gezielten Suche nach Methan, der Trace Gas Orbiter, hat jedoch noch keine Spuren gefunden alles, trotz der Suche mit Empfindlichkeiten zwischen 10 und 100 Mal höher als die vorherigen positiven Erkennungen.
Im Jahr 2022 wird der zweite Teil der ExoMars-Mission mit einem Lander und einem Rover den Mars erreichen und die Suche fortsetzen.
„Der Rosalind-Franklin-Rover selbst wird nicht speziell nach atmosphärischem Methan suchen, [aber] das ExoMars-Landemodul mit dem Namen Kazachok wird mehrere verschiedene atmosphärische Spektrometer an Bord haben, sodass diese auch die lokale chemische Zusammensetzung der Marsatmosphäre untersuchen werden“, sagte er Abbie Hutty, ExoMars Delivery Manager und Structure Supplier Operations Manager bei Airbus Defence and Space.
Rücksendung von Proben zur Erde
Bei der Suche nach Leben auf dem Mars glauben viele Forscher, dass es nur einen Weg gibt, um wirklich voranzukommen:Marsgestein zurück zur Erde bringen. Laut Prof. Monica Grady, einer Planeten- und Weltraumwissenschaftlerin an der Open University, „ist der Plan, Steine vom Mars zurückzubringen, unsere beste Wahl, um Hinweise auf vergangenes Leben zu finden.“
Letztes Jahr unterzeichneten die ESA und die NASA eine Absichtserklärung, in der sich die Agenturen verpflichten, zusammenzuarbeiten, um eine Reihe von Missionen zu entwickeln, die Marsgestein zurück zur Erde bringen werden.
„Die Rückführung von Proben vom Mars ist eine enorme Herausforderung, die mehrere Missionen erfordert, von denen jede nacheinander komplexer ist als die vorherige“, sagte David Parker, ESA-Direktor für bemannte und robotische Exploration.
Der NASA-Rover Rosalind Franklin wird ein Schritt in Richtung Probenrückgabe sein, da er interessante Proben in bis zu 31 Kanistern zwischenspeichern wird, die auf der Marsoberfläche zurückgelassen werden.
Eine zweite Mission würde dann diese Kanister bergen und sie in einem Mars-Aufstiegsfahrzeug platzieren, das sie in die Umlaufbahn bringen würde. Eine dritte Mission von der Erde würde sich mit diesem Fahrzeug in der Marsumlaufbahn treffen und es zur Erde zurückbringen.
„Eine Mission zur Rückführung von Proben zum Mars ist eine verlockende, aber erreichbare Vision, die an der Schnittstelle vieler guter Gründe liegt, den Weltraum zu erkunden“, sagt Parker.
Die europäischen Wissenschaftsminister werden später in diesem Jahr zusammenkommen, um zu entscheiden, ob die notwendigen Probenrückführungsmissionen finanziert werden sollen.
Flüssiges Wasser unter der Marsoberfläche
Planetengeologen haben sich lange gefragt, was mit dem Marswasser passiert ist. Entweder entkam es ins All oder es sickerte in den Boden. Wenn es im Boden ist, sollte es große unterirdische Wasserseen oder vergrabene Eisplatten geben. Mitte der 2000er schickten sowohl die ESA als auch die NASA Raumschiffe mit Radargeräten zum Mars, die in der Lage waren, nach diesen Ablagerungen zu suchen.
Das MARSIS-Instrument der ESA und das SHARAD der NASA sind komplementäre Bodenradare, die nach und nach die Wahrheit ans Licht brachten.
Im November 2016 fand SHARAD eine große unterirdische Eisschicht in der Region Utopia Planitia auf dem Mars. Dies ist eine große Fläche mit einem Durchmesser von etwa 3.300 Kilometern, und das im Eis enthaltene Wasservolumen reichte schätzungsweise aus, um den Lake Superior, den größten der Großen Seen in Nordamerika, zu füllen. Die Oberseite der Eisdecke ist mit 1 bis 10 Metern Marsstaub bedeckt, was erklärt, warum er nie in optischen Bildern der Oberfläche zu sehen war.
„Diese Lagerstätte ist wahrscheinlich zugänglicher als das meiste Wassereis auf dem Mars, weil sie sich auf einem relativ niedrigen Breitengrad befindet und in einem flachen, glatten Gebiet liegt, wo die Landung eines Raumfahrzeugs einfacher wäre als in einigen der anderen Gebiete mit vergrabenem Eis.“ sagt Jack Holt von der University of Texas, ein Co-Ermittler von SHARAD.
Dies bedeutet, dass es eines Tages dazu beitragen könnte, Astronauten zu ernähren, indem es das Mars-Äquivalent einer gefrorenen Wasserquelle ist. Es kann auch Hinweise darauf enthalten, ob das Leben auf dem Mars begann oder nicht.
Im Juli 2018 fand das MARSIS-Instrument von Mars Express Hinweise auf einen Wassersee, der in der Nähe des Südpols des Planeten vergraben war. Die Radarreflexionen zeigen, dass der unterirdische See mehr als anderthalb Kilometer unter der Oberfläche liegt und etwa 20 Kilometer breit ist.
„Dies ist nur ein kleines Studiengebiet; Es ist eine aufregende Vorstellung, dass es anderswo noch mehr dieser unterirdischen Wassertaschen geben könnte, die noch entdeckt werden müssen“, sagt Roberto Orosei, Hauptforscher des MARSIS-Experiments.
Die Entdeckung ähnelt ein wenig den subglazialen Seen der Antarktis auf der Erde, und es ist bekannt, dass Formen des mikrobiellen Lebens in diesen Umgebungen gedeihen. Das Erreichen des Marssees würde jedoch ernsthafte Technologie erfordern. Es ist mehr als anderthalb Kilometer tief und der Rover Rosalind Franklin, der den tiefsten Bohrer hat, der jemals zum Mars geflogen ist, kann nur zwei Meter unter die Oberfläche vordringen. Halten Sie dabei nicht die Luft an.
Wie man den Mars nicht kontaminiert
1969 schrieb der amerikanische Schriftsteller Michael Crichton den Bestseller-Thriller The Andromeda Strain . Es erzählte die erschütternde Geschichte eines Ausbruchs außerirdischer Mikroben, die von einem zurückkehrenden Satelliten zur Erde zurückgebracht worden waren. Aber was ist mit der Kontamination in die andere Richtung – Erdmikroben, die auf dem Mars Amok laufen?
Die Entdeckung von Leben auf dem Mars wäre eine der größten wissenschaftlichen Entdeckungen aller Zeiten. Also das Letzte, was wir tun sollten, ist das Risiko einzugehen, den Mars zu kontaminieren, indem wir schmutzige Raumschiffe an die Oberfläche schicken.
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Das Committee On Space Research (COSPAR), eine internationale Organisation, die 1958 gegründet wurde, legt strenge Standards fest, um die biologische Kontamination zwischen Planetenkörpern zu begrenzen. Infolgedessen unternehmen die großen Raumfahrtagenturen außerordentliche Anstrengungen, um ihre Raumfahrzeuge zu sterilisieren, bevor sie sie in möglicherweise bewohnbare Gebiete auf dem Mars schicken.
Ein Raumschiff zu sterilisieren ist keine leichte Aufgabe. Die ersten Marslander waren Viking 1 und 2 der NASA. Sie mussten gut sterilisiert werden, weil sie nach Marsmikroben suchten. Die Oberflächen des in den 1970er Jahren gebauten Raumfahrzeugs wurden zunächst gründlich gereinigt, um die „biologische Belastung“ deutlich zu reduzieren. Dann wurden sie in einen Ofen gegeben und 30 Stunden lang auf 112°C erhitzt. Die NASA schätzte, dass das Backen die verbleibenden Bakterien um einen Faktor von einer Million reduzierte.
Der Rover Rosalind Franklin der ESA muss ähnliche Standards einhalten. „Wir müssen sicherstellen, dass während des eigentlichen Baus des Rovers, der fast ausschließlich von Menschen durchgeführt wird, diese Menschen den Rover nicht mit Haut-, Haar- oder Hautfettpartikeln kontaminieren.“
Das bedeutet, dass die Techniker dies in einem speziell gebauten „Reinraum“ tun müssen, der von der normalen Arbeitsumgebung isoliert ist, und dass sie Ganzkörperschutzkleidung tragen müssen“, sagt Hutty.
Der Schutz des Planeten wird ein wichtiges Anliegen sein, wenn Gesteine vom Mars zur Untersuchung in die Labors der Erde zurückgebracht werden. Die COSPAR-Richtlinien fordern die strengsten Schutzmaßnahmen für solche Missionen der Kategorie V, wie sie bekannt sind.
Haben wir bereits Marsleben gefunden?
Angesichts des ganzen Geredes über das Leben auf dem Mars und all der vielen Raumfahrzeuge und Lander, die seit den 1970er Jahren zum Roten Planeten gereist sind, mag es überraschen, dass nur die ersten beiden Geräte mit sich führten, um nach Leben zu suchen. Es gab vier biologische Experimente auf dem Viking-Raumschiff. Von diesen lieferte nur einer positive Ergebnisse.
Das Labeled-Release-Experiment war einfach. Es entnahm eine Probe des Marsbodens und führte einige flüssige Nährstoffe ein. Diese Nährstoffe waren mit einem radioaktiven Kohlenstoffisotop „markiert“ worden. Wenn Bakterien im Boden vorhanden wären, würden sie den Nährstoff verstoffwechseln und das Kohlenstoffisotop ausstoßen, das vom Instrument nachgewiesen würde.
Als das Experiment auf beiden Landern durchgeführt wurde, lieferten beide positive Ergebnisse. Der zweite Teil bestand darin, den Boden zu sterilisieren und zu sehen, ob das Signal dadurch verschwand. Das tat es, zu diesem Zeitpunkt wurde kein radioaktives Gas entdeckt.
„Gleich an Ort und Stelle erfüllten wir die vor der Mission vereinbarten Kriterien für das Leben. Wir hätten sagen können, wir haben Leben entdeckt, unsere Hüte aufgehängt, eine Flasche Champagner geschnappt und gefeiert. Das sollte nicht sein“, sagte Gilbert Levin, der Hauptforscher des Experiments.
Stattdessen fragten sich die Forscher, warum keines der anderen Experimente zu positiven Ergebnissen geführt hatte, und erklärten, dass die Wikinger-Experimente nicht schlüssig seien, aber wahrscheinlich kein Leben gefunden hätten.
Im Laufe der Jahre haben Forscher verschiedene nichtbiologische Reaktionen vorgeschlagen, die einige Aspekte der Ergebnisse des Experiments reproduzieren könnten. Levin hat sich jedoch weiterhin für die biologische Interpretation eingesetzt und behauptet, dass keine Chemikalie in der Lage war, die Ergebnisse vollständig nachzuahmen.
Im Jahr 2012 analysierten Joseph Miller, ein Neurobiologe an der University of Southern California und ehemaliger Leiter des NASA-Space-Shuttle-Projekts, und der Mathematiker Giorgio Bianciardi von der italienischen Universität Siena die Viking-Daten erneut. Mithilfe von Mathematik zeigten sie, dass die Daten eher mit biologischer Aktivität als mit einfacher Chemie übereinstimmen.
Der einzige Ausweg aus der Sackgasse besteht darin, wieder nach Leben zu suchen, und hier kommt die ExoMars-Mission der ESA ins Spiel. „Die Mission des Rovers Rosalind Franklin besteht darin, vergangenes oder gegenwärtiges Leben auf der Marsoberfläche zu entdecken“, sagt Hutty. P>
Nach all dieser Zeit werden wir vielleicht bald die Antwort darauf haben, ob es Leben auf dem Mars gibt.