Wo es Wasser gibt, gibt es auch Leben – vielleicht. Das ist das erste Gebot bei der Suche nach außerirdischem Leben: Nur wenn es flüssiges Wasser gibt, kann es Biologie geben, wie wir sie kennen. Deshalb setzen wir auf dem Mars an solchen Stellen Roboter ein, wo die Geologie auf eine Vergangenheit hindeutet, in der Wasser floss; so wie im Fall des Roboters Perseverance, der das Delta eines alten, verschwundenen Flusses untersucht. Doch eine solche logische Annahme könnte uns in die Irre geführt haben, wie zwei in »Nature Astronomy« vorgestellte Hypothesen zeigen.

Die Suche nach Salz könnte ein vielversprechenderer Weg sein, so Dirk Schulze-Makuch, Professor für planetare Bewohnbarkeit und Astrobiologie an der Technischen Universität Berlin. Die scheinbar paradoxe Idee ist inspiriert von der Atacama-Wüste in Chile, einer der marsähnlichsten irdischen Umgebungen. Die Wüste und der Mars haben die extreme Trockenheit gemeinsam: Während es auf dem Roten Planeten nie regnet, regnet es in der Atacama im besten Fall alle paar Jahrzehnte. Entgegen allen Erwartungen entdeckte Schulze-Makuch 2018 zusammen mit einem internationalen Team, dass selbst im Boden der trockensten Gebiete der Atacama mikrobielle Lebensformen überleben, geschützt in einem der unwahrscheinlichsten Lebensräume auf unserem Planeten: einer salzhaltigen Krusten auf der Oberfläche von Felsen.

Gepökelte Bakterien

Normalerweise assoziieren wir hohe Salzkonzentrationen mit der Abwesenheit von Leben – man denke nur an das Tote Meer, das mit Salz gesättigt ist und seinen Namen nicht grundlos trägt. Natriumchlorid ist jedoch hygroskopisch, das heißt, es zieht die Wassermoleküle in der Atmosphäre an sich – daher neigen die Salzkristalle bei feuchter Luft dazu, Klumpen zu bilden und aneinander zu kleben. Dank dieser Eigenschaft kann sich auf der Oberfläche des Salzes ein mikroskopisch kleiner Salzfilm bilden: eine extreme Mikroumgebung, die in einer ansonsten völlig trockenen Wüste das Wachstum extremophiler Bakterien ermöglicht.

Und obwohl es heute keine Spuren von flüssigem Wasser auf dem Mars zu geben scheint, wissen wir, dass die Atmosphäre Feuchtigkeit enthält. Lander wie Viking und Phoenix beobachteten die Kondensation von Frost am Morgen, woraus wir ableiten, dass die Luft zu diesem Zeitpunkt mit Wasserdampf gesättigt war. Das könnte ausreichen, um winzige Umgebungen zu schaffen, in denen Mikroorganismen knapp überleben konnten. Vielversprechende Gebiete für die Suche nach Leben sind daher Regionen wie die östliche Margaritiferra, die reich an Natriumchlorid zu sein scheinen, einem Rückstand aus der Verdunstung alter Seen auf dem Mars. Schulze-Makuch erklärt gegenüber »Le Scienze«: »Wenn die mutmaßlichen Organismen nahe genug an der Marsoberfläche in den Salzen leben, könnten sie noch Photosynthese betreiben. Andernfalls könnten sie über Chemosynthese betreiben. Die Methanogenese wäre eine Möglichkeit und könnte den Nachweis von Methan in der Marsatmosphäre erklären.«

Die Experimente der Viking-Sonde in einem neuen Licht

Vor dem Hintergrund dieser Hypothese, so Schulze-Makuch weiter, kann man die vielleicht umstrittenste Episode in der Geschichte der Astrobiologie erklären: die biologischen Experimente, die 1976 von den beiden Viking-Sonden auf der Marsoberfläche durchgeführt wurden. Vor allem zwei Experimente lieferten rätselhafte Ergebnisse.

Im ersten wurde eine Brühe aus organischen Nährstoffen, die mit dem radioaktiven Isotop Kohlenstoff 14 markiert war, auf eine Bodenprobe getropft. Mögliche Lebensformen hätten die markierten Nährstoffe verstoffwechselt und dann denselben Kohlenstoff 14 in Form von Gas freigesetzt. Dies war in der Tat der Fall: Nach einem anfänglichen Gasausstoß nahm dieser jedoch nicht allmählich zu, wie man es von der Atmung der sich infolge der Nährstoffkaskade vermehrenden Mikroorganismen erwarten würde, sondern nahm im Laufe der Zeit eher ab.

Im zweiten Experiment wurde untersucht, ob Kohlenmonoxid (CO) und Kohlendioxid (CO₂) in gasförmigem Zustand, wiederum mit dem Kohlenstoff-14-Isotop markiert, in komplexe organische Verbindungen eingebaut werden, wie es photosynthetische Organismen auf der Erde tun. Auch hier verlief das Experiment zunächst positiv, und im Allgemeinen wurde im Vergleich zur Kontrollprobe immer eine größere Menge an eingebautem Kohlenstoff-14 festgestellt, wenn auch nicht statistisch signifikant. In zwei Fällen war das Ergebnis jedoch eindeutig negativ: in dem Fall, in dem die Probe im Dunkeln lag – wie man es von photosynthetischen Organismen erwarten würde – und, was noch schwieriger zu erklären ist, in dem Fall, in dem sie feucht war.

Die widersprüchlichen Daten gaben den Forschern Rätsel auf. Die Analyseinstrumente von Viking fanden keine Spuren von organischen Verbindungen, wie man es erwarten würde, wenn der Boden mikrobielle Lebensformen beherbergen würde. Bis auf wenige Ausnahmen ist sich die Wissenschaft heute einig, dass die Spuren auf anorganische chemische Reaktionen zurückzuführen sind. Schulze-Makuch ist eine dieser Ausnahmen, wie er gegenüber »Le Scienze« erklärt. Er weist darauf hin, dass die Ergebnisse mit dem übereinstimmen, was man von einer spärlichen Population von Mikroorganismen erwarten würde, die an extremen Wassermangel angepasst sind und die so sehr auf das Leben in trockenen Bedingungen spezialisiert sind, dass sie sterben, wenn sie plötzlich in Wasser getaucht werden.

Die Nährstoffbrühe der Viking-Sonden hätte also die Bakterien genährt, was zu dem anfänglichen positiven Ergebnis geführt hätte, nur um sie dann zu vernichten. Dies geschah in der Atacama-Wüste, deren Bakterienflora zwischen 2015 und 2017 durch sehr viel häufigere Regenfälle als normal zerstört wurde. Es gibt Hinweise darauf, dass die Gaschromatographen und Massenspektrometer der Viking-Sonde nicht empfindlich genug waren, um die winzigen Mengen an organischem Material im Boden zu identifizieren, von denen zumindest einige von späteren Missionen entdeckt wurden.

Auf den Spuren der Serpentine

Doch Salzkrusten sind nicht die einzige exotische Umgebung, in der sich Leben verstecken könnte. Ebenfalls in »Nature Astronomy« wird ein weiterer Vorschlag, diesmal von Jianxun Shen, Wei Lin und Kollegen von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in Peking veröffentlicht, der die Suche nach Serpentin, einer Mineralienklasse, vorsieht. Serpentin bildet sich nur dort, wo es flüssiges Wasser gibt, allerdings signalisiert es nicht nur dessen Anwesenheit: Die chemischen Reaktionen, die Serpentin bilden, setzen eine Reihe von Verbindungen frei, die selbst auf der Erde als Nährstoffe und Energiequellen für Mikroorganismen dienen können. Hierzu zählen Wasserstoff und Methan, aber auch Stickstoff- und Phosphorquellen wie Ammoniak und Phosphate und schließlich einfache organische Verbindungen wie Ameisensäure und Essigsäure.

Es überrascht nicht, dass andere Forscher in der Vergangenheit vorgeschlagen haben, dass Serpentin ein chemischer Schmelztiegel für die Entstehung von Leben war. Wir wissen, dass Serpentin auf dem Mars vorkommt, und das könnte ein Hinweis auf die Existenz von mikrobiellen Oasen auf einem im Allgemeinen trockenen und lebensfeindlichen Planeten sein. Außerdem, so Shen und seine Kollegen, sind Minerale wie Serpentin in der Lage, organische Verbindungen und andere Nachweise vergangener Lebensformen über lange Zeit zu konservieren, sodass sie sich hervorragend für die Suche nicht nur nach einer aktiven Biosphäre, sondern auch nach Spuren vergangener biologischer Aktivität eignen würden. Jetzt sind die nächsten Raumfahrtmissionen am Zug, die sich vielleicht neue Ziele aussuchen, um das schwer fassbare Leben auf dem Mars zu finden.