Was lebt auf dem Mars?

Frau Rettberg, Sie sind Leiterin der Arbeitsgruppe Astrobiologie. Womit beschäftigt sich ihre Arbeitsgruppe?

Mit Grundlagenforschung in der Mikrobiologie. Wir interessieren uns dafür, ob und wie Mikroorganismen in extremen Umwelten, beispielsweise auf dem Mars, überleben können. Um außerhalb der Erde Spuren von Leben oder zumindest organische Verbindungen zu finden, muss man vorher eine relativ gute Vorstellung davon haben, wo und wie man überhaupt suchen soll.

Nach welchen Kriterien gehen Sie vor?

Die Parameter, die wir untersuchen, sind Temperaturextreme, Trockenheit, Druck, Strahlung, unterschiedliche Konzentrationen von Sauerstoff in der Atmosphäre, aber auch der Einfluss von Salzen oder oxidierenden Substanzen, die in der Umwelt vorkommen. Können Mikroorganismen auch bei niedrigem Druck überleben und sich vermehren? Oder wie leben sie im intensiven Strahlungsfeld des Weltraums, das wir hier auf der Erde nicht haben, weil die Atmosphäre einen großen Teil dieser Strahlung abschirmt?

Die Temperaturunterschiede z.B. auf der Oberfläche unseres Nachbarplaneten Mars sind sehr groß. Wo suchen Sie auf der Erde nach Mikroorganismen, die dort eventuell überleben könnten?

Wir suchen nach solch resistenten Mikroorganismen in kalten und heißen Wüsten bei uns auf der Erde. In der Atacama-Wüste in Chile ist es außerordentlich trocken und warm, und in der Antarktis gibt es Trockentäler, in denen es ebenfalls trocken, aber sehr kalt ist. Auch bestimmte Gegenden auf Island eignen sich dazu.

Sie waren an MASE (Mars Analogues for Space Exploration), einem großen EU-Projekt, beteiligt. Wo haben Sie geforscht?

Wir haben uns verschiedene Orte ausgesucht, die auf die eine oder andere Weise dem Mars ähneln. Wir haben Proben aus einem kalten See in Island entnommen, dessen Wasser anoxisch ist – das heißt, es enthält beim Eintritt in den See keinen gelösten und ungebundenen Sauerstoff. Im Südwesten Spaniens, in der Gegend von Rio Tinto, sind sehr viele Eisenerze vorhanden. Auch dort haben wir die Proben unter anoxischen Bedingungen gewonnen. In der Marsatmosphäre sind nur 0,15 Prozent Sauerstoff.

Wie nehmen Sie solche Proben?

In Island entnahmen wir sie mit speziellen Gefäßen aus dem unteren Bereich eines Sees, wo kein Sauerstoff vorhanden ist. Bei den Bohrproben aus der Gegend von Rio Tinto war es aufwendiger: Der Bohrkern wurde von unseren spanischen Kollegen in einem geschlossenen Container aus einer Tiefe von mehreren hundert Metern an die Erdoberfläche gebracht und sofort in einer extra dafür bereitgestellten anoxischen Werkbank weiterverarbeitet. Man muss sehr viel Ausrüstung mitnehmen, um zu gewährleisten, dass kein Luftsauerstoff an die Proben kommt. Wir hatten auch Proben aus einer großen Salzmine in Nordengland, deren Salzschicht sich noch weit unter der Nordsee erstreckt. Auch aus einigen kleineren anoxischen Quellen in der Nähe von Regensburg haben wir verschiedenste Proben entnommen und Organismen daraus isoliert, die offenbar ohne Sauerstoff wachsen können. Wir haben diese dann auf ihre Resistenz gegenüber Austrocknung, Marsatmosphäre und -druck, ionisierende Strahlung und verschiedenen Perchloraten untersucht –  alles Umweltfaktoren, wie sie auf der Marsoberfläche zu finden sind. Einige unserer Isolate waren sehr resistent und wir werden sie weiter untersuchen.

Warum konzentriert sich Ihre Forschung auf den Mars?

Der Planet ist für uns sehr interessant, weil wir eine Menge über ihn wissen. Es gibt viele Mars-Missionen, die schon geflogen wurden oder in Vorbereitung sind. Die nächste große europäische Mars-Mission ist Exomars 2020. Es gibt aber noch andere spannende Orte in unserem Sonnensystem, beispielsweise die Jupiter- und Saturn-Eismonde Europa und Enceladus. Beide sind mit einer dicken Schicht aus Wassereis bedeckt – das weiß man durch Fernuntersuchungen –, und unter diesen Eisschichten gibt es flüssiges Wasser in Form eines salzigen Ozeans.

Die Strategie der NASA auf der Suche nach außerirdischem Leben lautet: „Follow the water“. Warum?

Für Leben wie wir es hier auf der Erde kennen, brauchen wir Wasser, das zumindest vorübergehend in flüssiger Form vorhanden sein muss. In Wasser diffundieren Nährstoffe in Zellen hinein und Abfälle wieder hinaus. Andere Lösungsmittel für die vielfältigen Stoffwechselvorgänge sind theoretisch vorstellbar, aber sehr weit entfernt von dem, was wir von der Erde kennen. Auf dem Mars ist es ein ganz wichtiger Faktor für unsere Suche nach Spuren von Leben. Man weiß, dass Wasser in Form von Eis an sehr vielen Stellen und in großen Mengen vorhanden ist. An der Oberfläche gibt es aber kein flüssiges, reines Wasser. Das liegt daran, dass die Marsatmosphäre viel dünner als die Erdatmosphäre ist und nur Spuren von Sauerstoff enthält. Da es im Durchschnitt sehr kalt auf dem Mars ist, kann unter diesen Bedingungen kein flüssiges Wasser auf der Oberfläche vorhanden sein und wir werden dort keine Organismen finden können.

Ist das im Boden anders?

Je mehr man in die Tiefe geht, desto besser werden die Bedingungen, flüssiges Wasser zu finden. In Gegenwart von Salzen kann es in Form von Solen vorhanden sein. Wenn es auf dem Mars Mikroorganismen gäbe, würde man sie dort vielleicht finden.

Welche Faktoren sind noch wichtig für eine lebensfreundliche, eine habitable Umgebung?

Für Leben, wie wir es kennen, brauchen wir neben flüssigem Wasser Kohlenstoff und einige andere Elemente wie Wasserstoff, Stickstoff, Phosphor, Sauerstoff, Schwefel sowie eine Energiequelle. Die chemischen Reaktionen, die in den Zellen ablaufen, benötigen Energie. Für sehr viele Organismen auf der Erde kommt diese von der Sonne, aber es gibt zum Beispiel auch Black Smoker, also Tiefsee-Vulkane, oder ähnliche Orte, an denen speziell angepasste Organismen ihre Energie über chemische Umwandlungen von anorganischen Verbindungen gewinnen.

Wie geht es mit den Proben aus dem MASE-Projekt weiter?

Wir werden einige dieser Isolate in einem Weltraum-Experiment auf der Internationalen Raumstation den Bedingungen des freien Weltraums aussetzen oder auch dort Marsbedingungen simulieren, um zu sehen, ob diese Organismen auch auf dem Planeten überleben könnten. Das ist in Vorbereitung, wird aber wohl bestimmt noch bis 2022 dauern. Wir haben sehr langfristige Projekte.

Angenommen, Sie stellen fest, dass sich aus Ihren Proben unter Marsbedingungen Leben entwickeln kann – wie gehen Sie dann weiter vor? Welche Schlüsse können Sie daraus ziehen?

Auf der Marsoberfläche wird vermutlich kein Leben zu finden sein, wie wir es kennen, weil die Bedingungen ungünstig sind: Es ist sehr kalt und trocken, vor allem gibt es eine sehr intensive UV-Strahlung, die auch sehr resistente Organismen sehr schnell abtötet. Weil die Atmosphäre so dünn ist und keinen Sauerstoff enthält, kann sich zudem keine Ozonschicht bilden, wie wir sie hier auf der Erde haben, die die kurzwelligen UV-Strahlen abschirmt. Im Boden kann es allerdings durchaus sein, dass man noch Spuren von Leben findet. Die nächsten NASA- und ESA-Missionen nehmen Proben aus unterschiedlichen Tiefen und suchen dort nach organischen Verbindungen.

Könnte es intelligentes Leben auf dem Mars gegeben haben?

Wohl nicht. Ich bin sicher, dass man es bei den bisherigen Untersuchungen gefunden hätte.

Lesen Sie auch die Titelgeschichte zur Suche nach Leben im Weltall in Heft 3/2019 des National Geographic-Magazins!