Leben auf dem Mars, vom Wikinger bis zur Neugier

Nach Mitternacht, im Juli 1976, in einem stickigen Raum in Pasadena, beugte sich das Wikinger-Team über einen massiven monochromen Monitor und freute sich darauf, die ersten Daten von der weltweit ersten erfolgreichen Mars-Sonde zu erhalten - der einzigen Sonde, die speziell dafür entwickelt wurde Suche nach dem Leben. In den nächsten Wochen lieferte jedes der Wikinger-Experimente auf der Suche nach Leben erstaunliche Ergebnisse. Die Daten wurden langsam an das Kontrollzentrum übertragen, und es wurde allmählich klar, dass infolge der Zugabe organischer Komponenten zum Marsboden Kohlendioxid freigesetzt wurde, obwohl diese Mischung bei starker Erwärmung nicht auftrat. Dies war ein Lebenszeichen - dasselbe geschah bei diesem Experiment auf der Erde. Wenn dem Boden Wasser zugesetzt wurde, wurde wie auf der Erde Sauerstoff freigesetzt. Eine entfernte Sonde auf der Suche nach Leben fand in den ersten beiden Experimenten ihre Anzeichen. Im dritten Experiment wurde der Boden wie Lebensmittel im Ofen erhitzt und die Ergebnisse gemischt.

Die Kontroverse verschärfte sich jedoch, nachdem gemischte Daten aus dem vierten Experiment stammten. Eine Aussage über die Existenz des Lebens auf dem Mars wäre beispiellos. Wenn Wissenschaftler sich irren würden, könnten sie niemals Ausreden machen. Die Ergebnisse von drei der vier Experimente mit dem primitiven Abstiegsfahrzeug der Wikinger könnten jedoch als positiver Test für das Vorhandensein von Mikroben interpretiert werden, da sie das gleiche Ergebnis wie tausende Male wiederholte Experimente auf der Erde erbrachten. Die Forscherin Patricia Strath sagte zu einem anderen Teammitglied, Gil Levin: "Das ist das Leben!"



Das vierte Experiment unter Verwendung eines von James Lovelock verwendeten Gaschromatographen des gleichen Typs und eines Massenspektrometers , eines dünnen Instruments zur Messung der Molekülgröße, zeigte jedoch keine Anwesenheit von Leben - und im Allgemeinen jeglicher Art von organischer Substanz - auf dem Mars. Dieses Ergebnis war überwältigend: Organische Stoffe existieren überall im Weltraum, auf Asteroiden, Kometen und Meteoren sowie in interstellarem Staub. Darüber hinaus zeigte das Experiment, dass die Marsoberfläche giftig oder selbststerilisierend war. Die Wissenschaftler hatten eine hitzige Debatte, und die NASA entschied sich schließlich für eine vorsichtige Herangehensweise an das Problem. Die Agentur entschied, dass die Oberfläche aufgrund der im Boden vorhandenen oxidierenden Substanzen selbststerilisierend ist, wodurch sie ebenfalls rot gefärbt wird. Die Wikinger entdeckten einen kargen, windstillen roten Planeten, der mit kalten und toten Kratern übersät war, wie der Mond.

Einige Wissenschaftler des Teams waren damit nicht einverstanden und argumentierten, dass das vierte Experiment einfach fehlgeschlagen sei, wie es bei Experimenten auf der Erde der Fall war. Eine Gruppe von Aktivisten, zu denen auch Levin gehörte, schrieb Briefe und hielt Reden, in denen sie die NASA aufforderte, die vollständigen Details des Projekts zu veröffentlichen. Im Jahr 2016, anlässlich des 40. Jahrestages der Mission bei der NASA, wiederholte er diese Anforderungen. Er sagte voraus, dass Curiosity auf dem Mars komplexe organische Stoffe finden würde. Als er sah, wie Curiosity Methanemissionen aufzeichnete, bemerkte er, dass Methan zu schnell verschwand, um nur durch ultraviolette Strahlung erklärt zu werden: "Dieses Verschwinden könnte auf Methanotrophe zurückzuführen sein , die Methan für ihren kleinen idealen Lebenszyklus verwenden."

Andere Mars-Sonden führten zu kontroversen Ergebnissen. Opportunity and Spirit , das Anfang der 2000er Jahre ins Leben gerufen wurde und dessen Berichte Millionen von Fans auf der ganzen Welt begeisterten, einschließlich meiner selbst, wurden von Geologen und Ingenieuren entworfen und kreiert, nicht von Biologen. Das Phoenix- Landemodul hat 2008 den Nachweis von Wasser erbracht. Die Kamera hat deutlich sichtbare Wassertropfen auf den kalten Stahlbeinen erfasst. Die Ergebnisse der Simulationen zeigten, dass entweder das Wasser auf den Körnern von Calciumperchlorat kondensiert, einem vom Wind getragenen Salzmineral, dessen Eigenschaften es ihm ermöglichen, Wasser aus der Atmosphäre zu extrahieren, oder dass die Landung das schmutzige Eis unter der Oberfläche mischte, wodurch Partikel auftraten, die geschmolzen, in Tropfen verwandelt. Aber das Fazit ist, dass, wie der Wissenschaftler, der an diesem Projekt teilgenommen hat, Nilton Renno von der University of Michigan sagte: "Überall auf der Erde, wo flüssiges Wasser ist, gibt es auch mikrobielles Leben."

Paradoxerweise ist die Erde einer der besten Orte, um nach vielversprechenden Gebieten des Mars zu suchen. In den gefrorenen Ebenen der Antarktis finden Sie marsähnliche Gebiete in Form kleiner Steine. Jedes Jahr fallen etwa 5 kg Marssteine ​​auf die Erde. Wenn ein großer Meteorit auf den Mars trifft, sendet er Steine ​​mit einer Geschwindigkeit in den Weltraum, die die leichte Schwerkraft des Planeten überwindet. Die Schwerkraft des nächsten Nachbarn, unseres Planeten, fängt einige dieser Steine ​​ein. Sie fallen auf die Erdoberfläche und sind in leblosen, eisbedeckten Regionen wie der Antarktis am einfachsten zu finden. Die Echtheit der Steine ​​wird durch eine chemische Analyse der geschmolzenen glasartigen Substanz bestätigt, die durch Erhitzen auf dem Stein erscheint. Wenn diese Substanz genau das gleiche Gasgemisch enthält, das in der Marsatmosphäre vorhanden ist - es wird von vielen Mars-Sonden bestimmt -, dann stammt der Stein vom Mars.

Winzige Teile des berühmten Marsmeteoriten ALH 84001 , der 1996 in der Antarktis entdeckt wurde, veranlassten den NASA-Forscher Dave Mackay und sein Team, versteinerte mikrobielle Überreste zu entdecken. Heute sind sich die meisten Wissenschaftler einig, dass dies unwahrscheinlich ist. Aber vor vielen Jahren gab es auf dem Mars offensichtlich ziemlich viel Wasser, aus dem die Ozeane und Flüsse bestanden. Seine mineralisierten Spuren sind überall auf dem Planeten sichtbar - Auen, Schwemmbecken, Zweige langgetrockneter Flüsse. 1887 nannte der Astronom Luigi Schiaparelli in frühen Teleskopen sichtbare Canali-Rift-Täler, was auf Italienisch „Kanäle“ bedeutet (obwohl englischsprachige Forscher dieses Wort fälschlicherweise als „Kanäle“ übersetzten). Zu Beginn des 20. Jahrhunderts in Arizona entschied Percival Lowell, dass er die Aktivität der Marsflüsse und saisonale Veränderungen in der Vegetation sah. Tatsächlich haben mehrere Mars-Sonden das Vorhandensein von Morgendunst in Mars-Canyons aufgezeichnet. Edgar Rice Burroughs, Autor von Tarzan-Büchern, griff Lowells Aussagen auf und schrieb eine Reihe exzentrischer Science-Fiction-Romane über John Carter in den 1920er und 30er Jahren, die Generationen junger Amerikaner zu einem Abenteuer trieben. Was Lowell während seiner Beobachtungen begegnete, wurde jedoch einfach durch die Mängel der Spiegel erklärt. Und Burroughs, der sich wegen der Hollywood-Schauspielerin von seiner Frau scheiden ließ, stieß auf eine Goldmine des öffentlichen Vertrauens.

Im Jahr 2010 bemerkte ein Student an der Universität von Arizona, der ein Raumschiff in der Umlaufbahn des Mars MRO studierte, intermittierende dunkle Streifen, die parallel von den Kämmen herabstiegen - sie erschienen oder verschwanden und ähnelten saisonalen Veränderungen. Was Lujendra Ojha sah, wurde durch ein Experiment aufgenommen, bei dem hochauflösende Fotos von HiRISE aufgenommen wurden . Bilder von dunklen Strömen waren an Dutzenden von Orten zu finden. Oyha war sehr daran interessiert und verglich die Beobachtungen von HiRISE mit den Mineralkarten des Mars. Spektrometer-Beobachtungen zeigten an mehreren Stellen Kochsalzlösung - jedoch nur, wenn dunkle Streifen auftraten und sich ausdehnten. Mit MRO-Spektrometern analysierten Oyha und sein Team die Reflexion dieser Lichtstreifen und fanden dort Spuren von Natrium- und Magnesiumperchlorat. Es stellte sich heraus, dass das Wasser des Mars natürliches Salz-Frostschutzmittel enthält.

Stellen Sie sich einen kalten Planeten vor, der manchmal mit Wasser gefüllt ist, dann austrocknet und auf dem sich der größte Vulkan des Sonnensystems befindet. Riesige Seen enthalten die gleiche Menge Wasser wie im Arktischen Ozean und werden von Flüssen gespeist, die alluviale Ablagerungen in ihre Deltas legen. So war der junge Mars. Stellen Sie sich nun einen nach Schwefel riechenden, sauren, ozeanbedeckten Planeten mit einer giftigen Atmosphäre und heißen Treibhausgasen vor, ohne Sauerstoff und Ozon, der ständig mit Kometen bombardiert und dann in einen Planeten von der Größe des Mars ausgehöhlt wurde, der aus ihm herausgeschlagen wurde felsig genug, um einen Satelliten zu bilden, der die Oberfläche des Planeten in den Gezeiten auf die Höhe eines Wolkenkratzers ausdehnt. Willkommen auf der jungen Erde.

Aus diesem und anderen Gründen haben der NASA-Forscher Stephen Benner und andere Wissenschaftler vorgeschlagen, dass das Leben auf dem Mars entstanden ist und dann durch in den Weltraum geworfene Fragmente auf die Erde gebracht wurde. Benner durchsuchte Berichte über die Arbeit der Wikinger in der Bibliothek von Houston und fand in einem 40 Jahre alten Bericht wertvolle Schlüssel zu den Rätseln, die sie in diesen heißen Nächten gesehen hatten. Er beschrieb dies als "Massenwahn". Benner untersuchte die DNA antiker Mikroben, stellte ihre Gene und Proteine ​​wieder her und versuchte, den Ursprung des Lebens auf der Erde mit der Existenz des Lebens im Sonnensystem zu verbinden. In mehreren seiner Arbeiten weist er darauf hin, dass es auf dem Mars "hohe Temperaturen und einen Zyklus von Feuchtigkeit und Trockenheit gab", der es den RNA-Bausteinen ermöglichte, sich zu konzentrieren und die "Chemie zu erzeugen, die wir brauchen".

Das Problem war, dass viele der früheren Behauptungen über Leben und Wasser auf dem Mars völlig falsch waren. Aber viele alte Mikroben gediehen in einer ähnlichen Umgebung aus Eis und Alkali auf der Erde. Daher beeilten sich die Forscher, Schwefelhöhlen und heiße Quellen in Kamtschatka mit Molybdän und Borat, den Yellowstone-Nationalpark und die Salzseen der Antarktis zu untersuchen. Und sie fanden etwas sehr Interessantes.

Chris Mackay und Penelopi Boston von der NASA suchten nach den entlegensten und extremsten Orten der Erde, an denen es Anzeichen für Stoffwechsel und den Ursprung von Mikroben gibt. Boston war Professor am Mining and Technology Institute in New Mexico, und ihre Eltern sind Zirkustrainer. Sie begann mit dem Studium von Mikroben in der Arktis und suchte dann nach Leben in tiefen Höhlen. Alison Murray aus Kalifornien suchte in der Antarktis nach extremen Keimen. Plötzlich, nach dem Start von Curiosity, interessierten sich alle für das, was in einem eisbedeckten See oder einer Ebene oder in einer abgelegenen Höhle oder Mine mehrere Kilometer unter der Oberfläche des Planeten überleben könnte. Aus ihrer Sicht begann die Wahrscheinlichkeit eines mikrobiellen Lebens auf dem Mars, die Boston auf 30% schätzte, zu steigen. Wenn winzige Lebensformen unter feindlichen Bedingungen eines Sees, einer Höhle oder einer Mine existieren können, so argumentierte Boston, dann kann mikrobielles Leben irgendwie unter der Oberfläche des Mars überleben.

Boston begann als Direktor des Höhlen- und Karstforschungsprogramms am Institut und beteiligte sich an der Gründung des Nationalen Höhlen- und Karstforschungsinstituts in New Mexico. Er setzte sich für die Erforschung des Mars ein, half bei der Erstellung des Dokumentarfilms " Mars Underground " und organisierte mehrere Diskussionen, in denen Es gelang ihr, Skeptiker von der NASA zu überzeugen und die große Wahrscheinlichkeit des Lebens auf dem Mars zu beweisen. Sie war so erfolgreich, dass die NASA 2016 ihren neuen Direktor ihres Instituts für Astrobiologie in Moffett Field, Kalifornien, ernannte, was ihr eine interessante Gelegenheit bot, „ihre Lieblingswissenschaft auf höchstem Niveau zu führen“, wie sie mir sagte.



Nach Nevada untersuchte die Biochemikerin Alison Murray vom Institut für Wüstenforschung zusammen mit dem Geophysiker Peter Doran von der Universität von Louisiana Mikroben und antike Klimazonen in den salzigen, eisbedeckten Seen der Antarktis. Gemeinsam entdeckten sie eine Vielzahl von Bakterien und Archaeen . "Sie tun wenig - verbringen die meiste Zeit im Winterschlaf", sagte Murray, der Eisbohrkerne im antarktischen Vida-See bohrte, "aber sie sind da." In den Tiefen des Meerwassers war es wärmer, aber die Kerne ließen Eis vom Boden aufsteigen.

Neue Ideen schickten Forscher in den Westen der USA, wo die Berkeley-Biologin Jill Banfield den Colorado River und das Wasser in einer verlassenen kalifornischen Mine am Iron Mountain untersuchte. Banfield entdeckte mehrere neue Gruppen von Bakterien in einer einzigen Mine, die Giftmüll enthielt. Diese seltsamen, bisher unbekannten Mikroben waren auf das Überleben von Gemeinschaften anderer Organismen angewiesen. Dies könnte die Tatsache erklären, dass so wenige dieser Mikroben im Labor gezüchtet werden könnten. Das Banfield-Team arbeitete an einem flachen Grundwasserleiter neben dem Colorado River und setzte eine neue Technologie zur Suche nach Organismen ein. Dabei entdeckte es Dutzende neuer Bakteriengruppen, die den Baum des Lebens praktisch revolutionierten. Das Banfield-Team teilte 789 Organismen in 35 Gruppen ein, von denen 28 von ihnen entdeckt wurden und sich im Bereich der Bakterien befanden. Die Sortierung basierte auf der Evolutionsgeschichte von Organismen und auf der Ähnlichkeit ihres 16S-rRNA-Gens - Bakterien mit 75% Ähnlichkeit landeten in derselben Gruppe. Das Team fand in jeder Saison und auf jeder Ebene völlig unterschiedliche symbiotische Arten.

Im Herbst 2016 entdeckte das Banfield-Team neue Bakteriengruppen in einem einzigen Grundwasserleiter und verdoppelte so die Anzahl der weltweit bekannten Bakteriengruppen - dieser schwerwiegende unterirdische Fund veränderte erneut den gesamten Lebensbaum. Banfield untersuchte auch mikrobielle Kolonien im Darm von Säuglingen und führte sie zur Neugeborenenstation. Ihre Arbeit und die anderer Gelehrter in Yellowstone, der Atacama-Wüste in Chile, in den verlassenen Minen von Colorado und Kalifornien und sogar das Studium des Inhalts des Mundes von Delfinen führten zu einer Veränderung des Lebensbaums, der in der Zeitschrift Nature Microbiology veröffentlicht wurde. In den letzten 15 Jahren wurden ungefähr tausend bisher unbekannte Arten hinzugefügt. Die zweite Überraschung unter Banfields Entdeckungen war, dass fast die Hälfte der neuen Bakterienarten zu einer Gruppe gehörte, von der angenommen wurde, dass sie nur aufgrund einer Symbiose leben kann.

Und dann provozierte Nora Noffke eine Suche nach Leben auf dem Mars.

Während des heißen Sommers von Virginia, Nora Noffke von der University of the Old Dominion [Alte Herrschaft - informeller Name pc. Virginia / ca. transl.] studierte Fotografien des Gale Crater, die vom Curiosity Rover aufgenommen wurden. Noffke war bekannt als die führende Expertin für mikrobiell induzierte Sedimentstrukturen, WMOS (mikrobiell induzierte Sedimentstrukturen, MISS ) - mit diesem Begriff erfand sie die Steinstrukturen, die nach mikrobiellen Matten auf salzigen Untiefen zurückblieben. Stromatolithen , die fossilen Überreste antiker Mikroben, sind vielen Menschen bekannt, aber nur wenige Menschen haben die Bedeutung von mikrobiellen Gezeitenmatten verstanden. In den 30 Jahren ihrer Karriere reiste Noffke auf fünf Kontinente und studierte und kategorisierte mehr als zehn Formen von Matten, von gerollt und gewellt bis faltig. Stromatolithen wie Hügel sind bei Touristen in den Untiefen Australiens und Hawaiis sowie in der Karibik beliebt. Noffke fand ihr WMOS in abgelegenen Ecken Australiens. Fast niemand sonst hat sie gesehen, und jetzt gelten sie als die ältesten Zeugnisse des Lebens auf unserem Planeten.

Im Sommer 2014 lud die NASA Noffke zu einem Treffen ein, bei dem ein Landeplatz für den Rover 2020 ausgewählt wurde. Wenn die frühe Erde und der Mars gleich wären, sagte Noffke, gibt es vielleicht Ablagerungen auf dem roten Planeten, die durch Keime verursacht werden. Dies zwang einen der Studenten, sich gerade auf den Stuhl zu setzen, den Geochemiker Ken Farley vom California Institute of Technology. Ihr Team hat gerade einen Artikel über Strukturen veröffentlicht, die die Curiosity in den alten Schlammsedimenten der Ebene gesehen hat, entlang derer Curiosity 22 Kilometer in Richtung Mount Sharp gefahren ist. Ihr Herz sprang aus ihrer Brust. Die Bilder kamen mir sehr bekannt vor. Aber sie wusste um die gefährliche Tendenz, überall mikrobielle Strukturen zu sehen. "Ich werde die Arbeit mit meiner Hypothese veröffentlichen und sehen, was die Leute sagen", entschied sie.

Als sie im Januar 2015 eine Arbeit veröffentlichte, die auf Anzeichen von mikrobiellem Leben auf dem Mars hinweist, reagierte das Curiosity-Team ziemlich hart. Noffke wurde beschuldigt, ihr Wunschdenken gegeben zu haben. Das Team hat sogar eine spezielle Website erstellt, die ihre Aussagen widerlegt.

Methanspitzen im Jahr 2014 könnten auf die durch Curiosity selbst verursachte Verschmutzung zurückgeführt werden. Methan ist aber auch ein charakteristisches Merkmal des Lebens von Mikroben wie Archaeen. Und dann wurde die Beobachtung von MRO aus dem Jahr 2015 bekannt - er sah Salzwasser bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt entlang der Hänge des Gale Crater fließen; Wasser durfte keine Perchlorate einfrieren.

Die Leidenschaft war groß. Das Curiosity-Team gab zu, dass sie die Geologie durcheinander gebracht hatten. Noffke antwortete auf ihre Aussage. „Jetzt ist es ein erodierter Hang, aber vorher war es ein See in einer völlig anderen Umgebung. Sie sagen, es ist ein Fluss mit einem mehrarmigen Kanal. Das ist aber völlig falsch. Dies ist ein Hang, der von einem gewundenen Fluss übrig bleibt. An solchen Orten auf der Erde gibt es mikrobielle Matten - genau dort! "

Die einzige Möglichkeit, dieses Problem zu beheben, bestand darin, Menschen zum Mars zu schicken. Das Problem dabei ist, so viel Treibstoff mitzubringen, dass es ausreicht, sich von der Marsoberfläche zu lösen und zur Erde zurückzukehren. Daher wird die erste Phase höchstwahrscheinlich darin bestehen, Menschen in die Umlaufbahn um den Mars zu schicken - ein solcher Vorschlag wurde von der Planetary Society unter dem Vorsitz von Bill Nye gemacht .Zu den weiter entfernten Plänen der NASA gehört es, Menschen in den 2030er Jahren zum Mars zu schicken, bevor die europäisch-russische Mission Exomars 2020 den Boden eines getrockneten Sees auswählt, der für die Landung geeignet ist.

Weitere Beweise für die uralte Aktivität von Mikroben im Gale Crater Basin wurden von der University of Oregon erhalten, wo der Geologe Greg Retallack den hohen Gehalt an Sulfaten im Boden feststellte, der nur durch die Arbeit anaerober Bakterien in einer sauerstofffreien Umgebung erklärt werden kann. Einige „vesikuläre Strukturen“ oder Vesikel, die auf Fotografien von Curiosity zu sehen sind, ähneln denen, die Mikroben nach dem Regen auf der Erde produzieren, wie Retallack in der Zeitschrift Geology schrieb. Noffkes Gefühle waren berührt von großer Wissenschaft und öffentlicher Begeisterung für das außerirdische Leben. Ihre Arbeit war nur eine Beschreibung der Hypothese, keine vollständige Aussage, und die Feindseligkeit des Curiosity-Teams überraschte sie. Das Team entwarf jedoch einen neuen Kurs und brachte den Rover an den Ort zurück, an dem Methanausbrüche aufgezeichnet wurden, und zwar in derselben Saison, in der sie zum ersten Mal entdeckt wurden. Und das,Vielleicht hat vor allem gezeigt, wie wichtig diese Studie für normale Fans, Follower auf Twitter und Instagram geworden ist, genau wie ich.

Daher beobachteten Forscher und Fans gespannt, wie die Sonde der europäischen Weltraumagentur Schiaparelli im Herbst 2016 in die Umlaufbahn um den Mars eintrat und sich auf den Start des Rovers vorbereitete. Ein Testabstiegsfahrzeug, das vom übergeordneten Modul aus der Umlaufbahn gesteuert wurde, stieg im Bereich des Meridianplateaus ab19. Oktober 2016. Wie geplant öffnete sich der Fallschirm 12 km und der Hitzeschild 7,8 km. Und dann trat ein Trägheitsmessfehler auf, der eine Sekunde länger als nötig dauerte, und aufgrund des großen Datenstroms erzeugte das System eine berechnete Höhe, die unter dem Oberflächenniveau lag. Ein Fehler von einer Sekunde führte dazu, dass sich der zweite Fallschirm öffnete und die Bremsmotoren zu früh einschalteten, was dazu führte, dass der Rover hart landete und auseinander fiel. Seine Fragmente können mit dem MRO beobachtet werden.

Dieser Test war eine grausame Enttäuschung, aber es war nur ein Test. Die Europäische Weltraumorganisation plant, 2020 zum Mars zurückzukehren.