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Natürliche „Batterien“ machten Mars organisch

"Daybreak at Gale Crater". Am Computer erzeugtes Bild des Mars zwischen Dunkelheit und Tageslicht (Quelle: NASA/JPL-Caltech)

Hinweise auf organisches Material auf dem Mars sorgen immer wieder für Euphorie bei Forschern wie wissenschaftsbegeisterten Laien. Vielleicht, so die Hoffnung, könnten sich mit den Spuren auch die Indizien für Leben auf dem Mars verdichten. Ein internationales Team von Forschenden unter der Führung von Andrew Steele von der Carnegie Institution of Washington in Washington D.C., an dem Liane G. Benning vom Deutschen Geoforschungszentrums GFZ in Potsdam, sowie Richard Wirth und Anja Schreiber aus Bennings Gruppe beteiligt waren, hat untersucht, woher der organische Kohlenstoff in drei Marsmeteoriten stammt. Die Forschenden vermuten, dass der Kohlenstoff durch elektrochemische Reaktionen zwischen vulkanischen Mineralien und salzhaltigen Flüssigkeiten entstanden ist. Das berichten sie in einer Studie im Fachjournal Science Advances. Sie schreiben von einem möglichen „Paradigmenwechsel“ bei der Suche nach Leben auf anderen Planeten und der Erklärung von Evolutionsprozessen auf der Erde.

Liane G. Benning: „Wir haben mehr als fünf Jahre an diesen einmaligen und wertvollen Proben von Marsmeteoriten geforscht. Nur mit den hochauflösenden Elektronenmikroskopen hier am Deutschen Geoforschungszentrum und deren analytischer Leistungsfähigkeit war diese Studie möglich.

Organische Kohlenstoffverbindungen umfassen bis auf einige wenige Ausnahmen die Verbindungen von Kohlenstoff mit sich selbst oder anderen Elementen wie Wasserstoff. Sie gelten als Grundbausteine für die Prozesse des Lebens wie wir es kennen und können durch biologische Prozesse, aber auch durch unbelebte chemische Vorgänge entstehen. Wie die in den drei Marsmeteoriten namens Tissint, Nakhla und NWA 1950 gefundenen Anteile an organischen Kohlenstoffen entstanden sind, versuchte das Team mit modernen elektronenmikroskopischen, spektroskopischen, spektrometrischen und Röntgen-Untersuchungen zu enthüllen. Ihre Hypothese: Ähnlich wie bei einer Batterie entstand auf dem Mars beim Aufeinandertreffen von metallhaltigem Material aus mineralischem Vulkangestein mit einer Salzlösung eine elektrische Spannung. Die Energie aus diesem 'galvanischen' Prozess genügte, um in einer mehrstufigen chemischen Reaktion die vorgefundenen organischen Kohlenstoffverbindungen entstehen zu lassen.

Die Ergebnisse gründen auf Forschungsarbeiten aus dem Jahr 2012, als Steele und sein Team belegen konnten, dass der organische Kohlenstoff in den Meteoriten tatsächlich vom Mars stammt und nicht aus einer Verunreinigung auf der Erde. Sie fanden damals auch heraus, dass der Kohlenstoff nicht biologischen Ursprungs ist. Die nun veröffentlichte Studie zielte darauf ab, festzustellen, woher der organische Kohlenstoff stattdessen kommt.

Dass die Natur offensichtlich genügend Energie für den beschriebenen Prozess liefert, hat große Bedeutung für die Forschung im Bereich der Astrobiologie. Ein Fund von organischem Material muss demnach nicht zwingend ein Hinweis auf Leben sein. Prinzipiell sei der beschriebene Vorgang überall möglich, wo vulkanisches Material mit salzhaltigen Flüssigkeiten in Verbindung tritt. Beispielsweise könnten sich ähnliche Vorgänge auch auf der Erde oder den Saturn- und Jupitermonden Enceladus und Europa abgespielt haben.

Auch für auf dem Mars beobachtete Naturphänomene wie das Auftreten von Methan in dessen Atmosphäre oder das vom Curiosity-Rover in Gesteinsproben gefundene widerstandfähige organische Material sind die neuen Erkenntnisse von Belang. Die Ergebnisse der aktuellen Analysen an Marsmeteoriten auf der Erde stimmen nämlich mit dem überein, was der Roverroboter auf der Oberfläche des 'roten Planeten' vor Ort fand. Erst die „leistungsfähige Kombination von Roboter- und Laboranalysen“ habe zur Entwicklung ihrer Hypothese führen können, schreiben die Forschenden. Benning und ihre Kolleginnen und Kollegen wollen diese nun durch eine spezifische robotergestützte Untersuchung an vom Mars zurückgebrachten Proben und anschließende Laborexperimente überprüfen.

Die Forschenden haben ihre Studie Erik Hauri von der Carnegie Institution gewidmet, der an der Arbeit mitgewirkt hat und im September verstarb. 2008 war der Geochemiker Hauri an der Entdeckung von Spuren von Wasser auf dem Mond beteiligt. 2011 konnte er zeigen, dass der Erdtrabant wesentlich größere Mengen an Wasser beherbergt als man bis dahin angenommen hatte. Das warf weitreichende Fragen zur Entstehungstheorie des Mondes und von Planeten wie der Erde auf.

Originalstudie: Steele, A., Benning, L. G., Wirth R., Siljeström, S., Fries, M.D., Hauri, E., Conrad, P.G., Rogers, K., Eigenbrode, J., Schreiber, A., Needham, A., Wang, J.H., McCubbin, F.M., Kilcoyne D., Rodriguez Blanco, J.D., 2018. Organic synthesis on Mars by electrochemical reduction of CO2. Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.aat5118

Wissenschaftlicher Kontakt:
Prof. Dr. Liane G. Benning
Sektion Grenzflächen-Geochemie
Helmholtz-Zentrum Potsdam
Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ
Telegrafenberg
14473 Potsdam
Tel.: +49 331 288-28970
Email: liane.g.benning@gfz-potsdam.de
Twitter: @LianeGBenning

Medienkontakt:
Dipl.-Phys. Philipp Hummel
Referent in der Öffentlichkeitsarbeit
Helmholtz-Zentrum Potsdam
Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ
Telegrafenberg
14473 Potsdam
Tel.: +49 331 288-1049
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Twitter: @gfz_potsdam

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