Neue Hoffnung auf Lebensspuren in Geysirfontänen auf Saturnmond Enceladus
Berlin (Deutschland) – Gleich zwei neue Studien machen Hoffnung darauf, dass Leben im verborgenen Ozean auf dem Saturnmond Enceladus nicht nur möglich ist, sondern vermutlich auch einfacherer zu finden sein könnte – so vorhanden – als bislang gedacht.
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Der Saturnmond Enceladus besitzt unter seiner Eiskruste einen globalen Ozean aus flüssigem Wasser. Aus Rissen am Südpol schießen Fontänen aus Wasserdampf und winzigen Eispartikeln mehrere hundert Kilometer weit ins All. Die Raumsonde Cassini durchflog diese Fontänen mehrfach und konnte dabei Material aus dem unterirdischen Ozean direkt untersuchen. Dabei wurden bislang unter anderem Salze und organische Verbindungen nachgewiesen. Zudem gibt es Hinweise auf hydrothermale Prozesse am Meeresboden – Bedingungen, die für die Suche nach möglichem Leben von besonderem Interesse sind (…GreWi berichtete, siehen Links u.).
Wie Forschende um den Planetologen Frank Postberg von der Freien Universität Berlin in zunächst in einem ersten Artikel im Fachjournal „Science Advances“ (DOI: 10.1126/sciadv.aee7256) berichten, zeigen ihre Simulationen und Experimente, dass die nachgewiesenen Fontänen, die das Wasser des unter einer dicken Eisschicht verborgenen Ozeans ins All pressen, die Bestandteile und Inhaltsstoffe dieses Ozeans auf natürliche Weise „sortieren“ könnten.
Eispartikel trennen Bestandteile des Ozeans
Nach den neuen Untersuchungen entstehen an der Oberfläche des Ozeans durch platzende Gasblasen kleine Tröpfchen. Diese werden zusammen mit Wasserdampf durch Risse in der Eiskruste nach außen transportiert. Anders als bislang angenommen, gefrieren die Tröpfchen dabei aber nicht unmittelbar, sondern langsam.
Während dieses Prozesses trennen sich zuvor gelöste Bestandteile voneinander. Unter anderem werden Natriumchlorid und Natriumkarbonate voneinander getrennt, während sich Salze und organische Stoffe an unterschiedlichen Stellen im gefrierenden Tropfen konzentrieren.
Auf dem Weg durch die Eisspalten beschleunigen die gefrorenen Tröpfchen auf bis zu 1.000 Kilometer pro Stunde. Beim Zusammenstoß mit den Wänden zerbrechen sie in nur wenige Mikrometer große Fragmente. Dadurch können einzelne Eispartikel jeweils eine bestimmte Substanz in deutlich erhöhter Konzentration enthalten. Postberg zufolge übernimmt Enceladus damit gewissermaßen einen Teil der Probenvorbereitung, wie sie etwa in einem Labor auf der Erde erforderlich wäre.
Gute Nachrichten für die Suche nach Biosignaturen
Der Prozess könnte auch die Suche nach Spuren möglichen Lebens erleichtern. Sollte sich beispielsweise mikrobielles Material in einem Ozeantröpfchen befinden, könnte es während des Gefrierens von anderen Bestandteilen getrennt werden. Nach dem Zerbrechen des Tropfens wäre es möglicherweise in einzelnen Eispartikeln vergleichsweise konzentriert vorhanden.
Künftige Raumsonden müssten deshalb zwar zahlreiche einzelne Partikel untersuchen. Würde dabei jedoch ein Partikel mit mikrobiellem Material getroffen, könnten sich entsprechende Biosignaturen mit bereits verfügbarer Messtechnik möglicherweise besonders gut erkennen lassen.
Die Erkenntnisse könnten damit auch für geplante Missionen zu Enceladus relevant werden, darunter die derzeit in Planung befindliche ESA-Mission „L4“, die gezielt nach Spuren von Leben suchen soll.
Mikroorganismen kommen mit Enceladus-Bedingungen zurecht
In der zweiten, ebenfalls in „Science Advances“ (DOI: 10.1126/sciadv.aei0167) veröffentlichte Studie untersuchte unterdessen die Frage, ob bestimmte irdische Mikroorganismen grundsätzlich mit den Bedingungen im Enceladus-Ozean zurechtkommen könnten.
Dafür simulierten die Forschenden eine nahezu sauerstofffreie und stark alkalische Umgebung mit pH-Werten zwischen 10 und 11 sowie die Wechselwirkung zwischen Wasser und Gestein am Ozeanboden. Anschließend setzten sie den methanbildenden Archaeon Methanothermococcus okinawensis diesen Bedingungen aus.
Das Ergebnis war selbst für die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler überraschend: Obwohl die Mikroorganismen unter optimalen Laborbedingungen bei den hohen pH-Werten nicht überlebten, vermehrten sie sich unter den nachgebildeten Enceladus-Bedingungen weiter. Sie nutzten dabei Wasserstoff als Energiequelle und produzierten Methan. Auch mit den sehr geringen verfügbaren Mengen an Kohlendioxid kamen sie zurecht.
Weiterhin noch kein Nachweis von Leben – aber neue Perspektiven
Die beiden Studien liefern noch zwar keinen Nachweis dafür, dass auf Enceladus tatsächlich Leben existiert, allerdings verändern die Einschätzung der Bedingungen, unter denen dort Leben möglich sein könnte, und der Chancen, entsprechende Spuren nachzuweisen.
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Frank Postberg betont, dass die besonderen geochemischen Bedingungen des Mondes einen uralten irdischen Stoffwechselweg ermöglichen könnten. Sollte es dort tatsächlich Leben geben, könnten die Eisfontänen zugleich dafür sorgen, dass seine Spuren in einzelnen Partikeln konzentriert und damit für Raumsonden leichter nachweisbar werden.
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Recherchequelle: FU Berlin, Science Advances
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