Der Saturnmond Enceladus aus 141.000 Kilometern Entfernung von der Raumsonde Cassini aufgenommen.
Copyright: NASA, JPL, Space Science Institute
Stuttgart (Deutschland) – Eine aktuelle Studie zeigt, dass Bedingungen, die zur Entstehung oder Aufrechterhaltung von Leben in außerirdischen Ozeanen führen können, molekulare Spuren in Eiskörnern hinterlassen, wie sie durch geysirartige Fontänen etwa aus dem unter einer Eisschicht verborgenen Ozean auf dem Saturnmond Enceladus austreten.
Wie das Team um Dr. Nozair Khawaja vom Institut für Raumfahrtsysteme (IRS) der Universität Stuttgart und Professor Frank Postberg von der Freien Universität (FU) Berlin aktuell im Fachjournal „Philosophical Transactions oft he Royal Society A“ (DOI: 10.1098/rsta.2023.0201) berichtet, sei derzeit zwar noch unklar, ob die im verborgenen Enceladus-Ozean nachgewiesenen großen organischen Moleküle auf die Existenz von Leben hindeuten oder auf andere Weise entstanden sind; das Forschungsergebnis könnte jedoch dabei helfen, genau diese Frage zu beantworten. „Bedingungen, die zur Entstehung oder Aufrechterhaltung von Leben in extraterrestrischen Ozeanen führen können, könnten demnach molekulare Spuren in Eiskörnern hinterlassen“, so die Pressemitteilung der Universität Stuttgart.
Auf der Erde befand sich die Wiege des Lebens vermutlich rund um einen Heißwasser-Schlot auf dem Grund des Ozeans. „In der Forschung sprechen wir auch von einem Hydrothermal-Feld“, erklärt Dr. Nozair Khawaja. „Es gibt gute Hinweise darauf, dass in solchen Feldern Bedingungen herrschen, die für die Entstehung oder Aufrechterhaltung einfacher Lebensformen wichtig sind.“ Möglicherweise gebe es derartige Schlote auch auf anderen Himmelskörpern.
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Schon der Saturnmond Enceladus könnte in dem unter eeinem rund 30 Kilometer dicken Eispanzer verborgenen Ozean ein solches außerirdisches Ökosystem beheimaten und gilt deshalb als einer der Top-Kandidaten für die Suche nach außerirdischem Leben in unserem eigenen Sonnensystem. 2005 entdeckten Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen über dem Südpol des Saturnmondes eine riesige Wolke aus Eispartikeln, die einem verborgenen flüssigen Ozean entsprang. 2018 und 2019 offenbarten die Cassini-Daten dann organische Moleküle im Eis- und Staubmaterial dieser Fontänen, darunter auch Bausteine biologischer Verbindungen. Zwar wurden die Daten mit einem noch relativ gering auflösenden Messinstrument ermittelt, dennoch könnten sie darauf hindeuten, dass auch der Enceladus-Ozean voll von organischen Molekülen ist. „Und das bedeutet möglicherweise, dass dort chemische Reaktionen ablaufen, die irgendwann zu Leben führen könnten“, so die Forschenden.
Wie genau die organischen Moleküle in diesen Feldern entstanden sind, war bislang jedoch unklar. Das Team um Khawaja hat nun nach einer Möglichkeit gesucht, diese Frage zu beantworten. „Dazu haben wir an der FU Berlin im Labor die Parameter eines möglichen Hydrothermalfelds auf Enceladus simuliert“, erläutert der Wissenschaftler. „Dann haben wir untersucht, welche Auswirkungen diese Bedingungen auf eine einfache Kette von Aminosäuren haben.“ Aminosäuren sind die Grundbausteine von Proteinen und die Basis sämtlichen Lebens, wie wir es auf der Erde kennen.
In der Testapparatur herrschten Temperaturen von 80 bis 150 Grad Celsius und ein Druck von 80 bis 100 bar – etwa hundertmal höher als auf der Erdoberfläche. Unter diesen extremen Verhältnissen veränderten sich die Aminosäureketten mit der Zeit auf charakteristische Weise.
Schaubild zu hydrothermal veränderten Biosignaturen auf Enceladus.
Copyright: NASA, JPL, Caltech Southwest Research Institute
Hinterlassen diese Moleküle aber auch eine unverwechselbare Signatur, die man in den Daten von „Cassini“ oder jenen zukünftiger Raummissionen auch finden kann?
Statt mit dem Messinstrument an Bord der Cassini-Raumsonde, dem sogenannte Cosmic Dust Analyzer, haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler nun erstmals eine alternative Messmethode namens „LILBID“ benutzt, um Eispartikel, die hydrothermal verändertes Material enthielten zu untersuchen. „Sie liefert ganz ähnliche Massenspektren wie das Cassini-Instrument. Damit haben wir unsere Aminosäurekette vor und nach dem Versuch vermessen. Dabei sind wir auf charakteristische Signale gestoßen, die durch die Reaktionen in unserem simulierten Hydrothermalfeld hervorgerufen wurden.“
In weiteren Experimenten wollen die Forschenden um Postberg und Khawaja ihr Experiment mit weiteren organischen Molekülen unter erweiterten geophysikalischen Bedingungen im Enceladus-Ozean wiederholen. Die Ergebnisse ermöglichen es, die Cassini-Daten (oder auch die Daten künftiger Missionen) auf solche Signaturen zu durchforsten. Falls man sie findet, wäre das ein weiterer Hinweis auf die Existenz eines Hydrothermalfeldes auf Enceladus. Damit stiege auch die Wahrscheinlichkeit, dass auf Enceladus Leben entstehen und gedeihen kann.
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Rechercherquelle: Universität Stuttgart
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