Der Rover Mars 2020 mit dem Namen Perseverance soll zwischen dem 30. Juli und dem 15. August starten. Es wird Gesteins- und Bodenproben unseres roten Nachbarn sammeln, die die Planetenforscherin Miché Aaron bei ihrer Suche nach organischen Mineralien verwenden wird. Sie erzählt uns, wie das Vorhandensein dieser Mineralien zeigen könnte, ob es einst Leben auf dem Mars gab.
Miché, die an der Johns Hopkins promoviert, ging auf Twitter viral, als sie eine Liste mit Ressourcen veröffentlichte, um unterrepräsentierten Studenten zu helfen, Informationen über Abschlüsse, Stipendien, Förderanträge und Mentoring-Möglichkeiten zu erhalten. Sie half auch beim Aufbau des Woman of Color-Projekts, einem Programm, das farbigen MINT-Studierenden dabei hilft, sich für die Graduate School zu bewerben und erfolgreich zu sein.
Welche Mineralien gibt es auf dem Mars?
Es gibt Silikate, die im Wesentlichen Silizium- und Sauerstoffatome enthalten, zusammen mit Magnesium, Eisen oder Kalzium. Je nach Silikat können sie entweder flach geschichtet wie ein Blätterteig in Blätter gelegt werden; oder kugelförmig, wie man es von einem Stein erwarten würde.
Andere Mineralien, die wir haben, sind Eisenoxide – der Grund, warum der Mars rot ist. Hämatit ist eines der häufigsten Eisenoxide, die Sie auf dem Mars und auch auf der Erde sehen werden. Wir nennen es Hämatit, weil es rot wie Blut ist [das Wort „Hämatit“ leitet sich vom Griechischen für „Blut“ ab].
Dann gibt es Dinge wie Sulfate, Oxalate und Carbonate, und ich bin mir sicher, dass es noch andere gibt, die ich nicht genannt habe. Karbonat ist dasjenige, das viele Wissenschaftler aus dem gleichen Grund finden wollen, aus dem ich Oxalate finden möchte:wegen der Verbindung mit Leben.
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Was sind Oxalate?
Vielleicht kennen Sie sie sogar besser als Sie denken. Wenn Sie von Nierensteinen gehört haben, ist das Calciumoxalat.
Oxalate sind organische Mineralien und werden oft mit lebenden Organismen in Verbindung gebracht, obwohl sie sich durch abiotische [nicht-biologische] Methoden bilden können. Auf der Erde entstehen sie hauptsächlich durch biologische Prozesse in Pflanzen oder Tieren.
Sie haben also eine starke Verbindung zum Leben auf der Erde und sind wirklich aufregend, weil sie bekanntermaßen auf der Marsoberfläche stabil sind. Sie können in extremen Umgebungen existieren.
Und wenn ich extrem sage, meine ich Umgebungen, in denen ein Mensch ohne einen Mechanismus, der ihn am Leben erhält, nicht sehr lange gedeihen würde. Denken Sie an Orte wie die Antarktis oder die Atacama-Wüste – das sind eigentlich zwei gute analoge Standorte für die Marsforschung.
Oxalate sind auch hochwertige Ziele, da sie das Potenzial haben, die biologische Aktivität des vergangenen und gegenwärtigen Mars zu bewahren.
Wenn also Oxalate auf dem Mars gefunden werden, könnte das bedeuten, dass es dort Leben gibt?
Nun, nicht unbedingt, denn Oxalate können sich auch durch diesen [nicht biologischen] Prozess namens Diagenese bilden, bei dem ein Mineral physikalisch und chemisch durch Temperatur- und Druckerhöhungen oder durch hydrothermale [Heißwasser-] Prozesse verändert wird.
Auf der Erde treten diese Temperatur- und Druckänderungen auf, nachdem Sedimente, die reich an organischem Material sind, abgelagert und begraben werden. Dort werden sie erneut erhitzt und erfahren mehr Druck, bis zu dem Punkt, an dem sich ihre Molekularstruktur ändert. Wenn sie dann wieder an die Oberfläche kommen, hat sie eine andere Form, ähnlich wie metamorphe Felsen.
Jetzt sehen wir keine Oberflächenerhebung auf dem Mars, weil der Mars, soweit wir wissen, keine tektonischen Platten hat. Es gibt also keinen Mechanismus für Gesteine, die durch Metamorphose gebildet wurden, geschweige denn Diagenese, um wieder aufzutauchen.
Dennoch haben wir metamorphes Gestein auf dem Mars und können Diagenese beobachten, indem wir Gesteinsschichten entlang der Seiten von Kratern analysieren. Wir glauben, dass dies auf Meteoriteneinschläge zurückzuführen ist, da dies das Einzige ist, was diesen hohen Druck und diese Hitze für diesen Prozess verursachen kann.
Diese Meteoriten, genauer gesagt diese kohligen Chondrite, enthalten eine Säure namens Carbonsäure. Diese Carbonsäure verbindet sich tatsächlich mit anderen Substanzen, um Oxalate zu bilden.
Wenn ich also morgen Oxalate auf dem Mars entdecken würde, könnte ich dann sagen, ja, es gibt gerade Leben auf dem Mars, oder es gab Leben auf dem Mars? Dass es Vegetation gab? Dass es Pilze gab? Nein, das könnte ich nicht, denn wann immer ich diese Informationen sammle, fällt es mir schwer zu bestimmen, wie sie [die Oxalate] entstanden sind.
Wie erkennt man Mineralien auf dem Mars?
Ich verwende etwas namens Fernerkundung, bei dem ein Instrument ohne physischen Kontakt Informationen von der Oberfläche des Planeten sammelt. Ich benutze Infrarotspektroskopie. Spektroskopie ist die Untersuchung von Licht und wie Licht mit einem Objekt interagiert.
Infrarot kann Schwingungseigenschaften erzeugen, wenn es mit der Molekularstruktur eines Minerals interagiert. Die unterschiedlichen Muster jeder Mineralgruppe sind wie ein Fingerabdruck, den wir verwenden können, um die Mineralien auf dem Mars zu identifizieren.
Der Mars ist ziemlich weit von der Erde entfernt, daher dauert es einige Zeit, bis große Datenmengen hierher übertragen werden. Und wenn das passiert, erhalten wir im Allgemeinen Rohdaten, die unverarbeitet sind und oft Artefakte enthalten können – im Grunde Dinge, die eine Person daran hindern können, die Daten richtig zu analysieren.
So muss ich zum Beispiel bei meinen Datensätzen oft atmosphärische Korrekturen vornehmen, weil der Mars leider sehr, sehr staubig ist. Dieser Staub beeinträchtigt unsere Daten.
In-situ-Spektroskopie mit den Rovern ist eigentlich die beste Methode, um Gesteine auf einem anderen Planeten zu analysieren, da es keine atmosphärischen Störungen gibt. Ich verwende derzeit keine Roverdaten, da ich mich immer noch auf Satellitenbilder verlasse, um eine gute Vorstellung davon zu bekommen, an welcher Stelle Oxalate vorkommen.
Ich weiß, dass einer der Orte Jezero Crater ist, wo der Mars 2020 Rover Perseverance landen wird. Perseverance soll diesen Monat, am 20. Juli, starten [Anmerkung:Dies hat sich inzwischen verzögert]. Verstehst du die Bedeutung dieses Tages?
Ich nicht.
An diesem Tag landete Apollo 11 auf dem Mond. Letztes Jahr feierten wir also den 50. Jahrestag der Mondlandung. Ich finde nur, dass es wirklich cool ist, dass das Datum dafür ausgewählt wurde.
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Wie kamen Sie dazu, nach Beweisen für Leben auf dem Mars zu suchen?
Meine Großeltern nahmen mich jeden Sommer mit ins Weltraumcamp im Space Center in Houston, ab dem Alter von ungefähr acht Jahren bis ich 13 Jahre alt war und ich älter wurde. Damals war ich zum ersten Mal von allem begeistert, was mit dem Weltraum zu tun hatte.
Wir haben Raketen gebaut, wir haben Astronauten getroffen, wir haben etwas über das Space-Shuttle-Programm gelernt – ich bin immer noch in Tränen aufgelöst, wenn ich den Start des Space Shuttles auf Video sehe. Und obwohl wir im Grunde jeden Sommer das Gleiche machten, sagte ich meinen Großeltern am Ende des Programms immer:„Ich möchte bei der NASA arbeiten, wenn ich groß bin.“
Ich war einfach fasziniert von den Dingen, die es da draußen gibt, den Galaxien, Planeten, Sternen … Meine Großeltern schenkten mir ein Teleskop, damit ich es [den Weltraum] bequem von zu Hause aus erkunden konnte.
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Irgendwann entschied ich mich, Astronomie und Physik zu studieren. Ich ging für meinen Bachelor-Abschluss an die Wesleyan University und wurde Dr. Martha Gilmore vorgestellt, die in der Abteilung Erd- und Umweltwissenschaften tätig ist.
Sie ist eine Planetengeologin, die sich hauptsächlich auf Venus und Mars konzentriert, und außerdem ist sie eine schwarze Frau. Ich hatte noch nie eine schwarze Frau getroffen, die dieses Zeug studiert hatte. Und es war einfach unglaublich. Also wurde und ist sie meine Mentorin – davon zieht man sich nicht wirklich zurück.
Sie hat mir viel über Marsspektroskopie und Fernerkundung beigebracht, und sie hat mir erlaubt, mit ihr zu forschen und Mineralien auf dem Mars zu untersuchen.
Warum ist Repräsentation wichtig?
Ich bin teilweise in Louisiana und in Houston aufgewachsen, und ich hatte schwarze Mentoren, die aufwuchsen, ich hatte Lehrer, die schwarz waren. Aber in Bezug auf das Lernen über die Weltraumforschung sah ich nur weiße Männer.
Ich glaube nicht, dass ich Mae Jemison [der ersten schwarzen Frau, die in den Weltraum gereist ist] überhaupt ausgesetzt war, was irgendwie traurig ist. Ich kannte sie erst, als ich aufs College ging.
Es ist nicht so, dass ich nicht gedacht hätte, dass ich eine schwarze Frau in meinem Bereich sehen würde. Ich war nur aufgeregt, eine in meinem Bereich zu sehen, weil sie mir die Botschaft vermittelte, dass, wenn sie es kann, ich es auch kann. Und es war definitiv einer der Faktoren, die mich im Feld gehalten haben. Natürlich war es auch die Liebe zur Mineralogie und Spektroskopie, die mich hier gehalten hat.
Dies ist tatsächlich einer der Gründe, warum Repräsentation in MINT so wichtig ist, insbesondere für kleine schwarze Jungen, kleine schwarze Mädchen oder jedes andere Kind, das eine unterrepräsentierte Minderheit ist. Wenn sie in ein Feld kommen, das überwiegend von weißen Männern betrieben wird, wollen sie jemanden sehen, der ihnen ähnlich sieht.
Natürlich wird das Feld sehr schwierig, abgesehen vom Rennen, denn das ist ein komplexes Thema. Aber dort jemanden zu sehen, der aussieht wie du, und der durchs Feuer gegangen ist, auf deine Seite gekommen ist und auf seinem Gebiet hoch angesehen und bekannt ist – das gibt dir Hoffnung.
- Dieser Artikel erschien zuerst in Ausgabe 352 von BBC Science Focus – Hier erfahren Sie, wie Sie sich anmelden können