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Leben auf dem Mars (Wissenschaft • Astronomie • Exobiologie)

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Diskussion zu potenziellen Lebensräumen und möglichem Leben auf dem Mars.

Historische Vorstellungen

Der Mars hat die Vorstellungen der frühen spekulativen Astrobiologie noch weit mehr beflügelt als die Venus. Der Mars ist, was schon früh erkennbar war, offensichtlich der der Erde ähnlichste Planet, auch wenn er wesentlich kleiner und leichter ist. Seine durchsichtige Atmosphäre, die es schon immer erlaubte, auch mit kleineren Teleskopen Einzelheiten der Oberfläche auszumachen, dachte man sich etwas dünner als die der Erde, ansonsten aber weitgehend gleich. Die mit den Jahreszeiten ihre Größe ändernden Polkappen hielt man für Wassereis, lokale temporäre Verfärbungen ins Grünliche gar für ausgedehnte Vegetationsflächen, kurz, der Mars war in der Vorstellung eine kleine, etwas trockene und kalte Erde.

1877 glaubte der italienische Astronom Schiaparelli Kanäle auf dem Mars entdeckt zu haben, die in der Folge die öffentliche Phantasie derart erregten, dass man vermeinte, darin sogar ein künstliches Bewässerungsnetz einer marsianischen Zivilisation sehen zu dürfen. Die Vorstellung, der Mars sei von intelligenten Wesen bewohnt oder zumindest bewohnt gewesen, wurde zu einer allgemein verbreiteten Idee. In seinem berühmten Roman Krieg der Welten liess H. G. Wells Anfang des 20. Jahrhunderts die Marsianer auf der Erde einfallen, während in den 20er Jahren ein deutscher Ingenieur im Ernst vorschlug, mittels starker Leuchtsignale mit den Marsianern in Kontakt zu treten. 1938 verursachte ein auf dem genannten Buch basierendes Hörspiel von Orson Welles im Radio eine Panik in New York, weil die Nachricht von der angeblichen "Invasion vom Mars" für echt gehalten wurde.

Bis auf den heutigen Tag gibt es eine ganze Reihe von pseudowissenschaftlichen Theorien, die auch weiter eine versunkene Zivilisation auf dem Mars propagieren wollen. Als Zeugnisse werden immer wieder das so genannte "Marsgesicht", die "Marspyramide" und diverse "Marsruinen" ins Feld geführt, obwohl vollkommen klar ist, dass es sich dabei in jedem Fall um natürliche geologische, nicht einmal besonders bemerkenswerte Formationen handelt. Die oben erwähnten "Marskanäle" indessen haben sich als optische Täuschung herausgestellt, so weit es sich nicht wenigstens zum Teil um tatsächlich vorhandene natürliche Talsysteme handelt.

Noch bis in die 50-er Jahre hielten auch ernstzunehmende Wissenschaftler den Mars für wenigstens so weit lebensfreundlich, dass auf ihm die Existenz einer Flora aus Flechten und Moosen für gut möglich, wenn nicht gar für wahrscheinlich gehalten wurde.

Die wenig lebensfreundliche Umwelt des Mars

Mit der genaueren Erforschung des Mars durch interplanetare Sonden erhielten solche Vorstellungen einen Rückschlag. Man erkannte, dass auf dem Mars doch deutlich andere Umweltbedingungen herrschen, als man sich vorgestellt hatte.

Zunächst sah der Mars auf den ersten, noch schwarz-weissen Bildern der frühen Mariner-Sonden, aus der Nähe sogar dem Mond ähnlicher als der Erde. Die Oberflächentemperaturen betragen zwischen eisigen minus 130 Grad Celsius und höchstens 10 Grad Celsius, letzteres aber nur zur Mittagszeit im Sommer am Äquator. Der atmosphärische Druck entspricht nicht etwa, wie man früher dachte, vielleicht einem Zehntel dessen auf der Erde, sondern nur einem Hundertstel, die Atmosphäre besteht aus Kohlendioxid, und Wasser schien zunächst weitgehend zu fehlen. Die Polkappen schienen hauptsächlich aus Trockeneis, also gefrorenem Kohlendioxid, zu bestehen. Darüberhinaus musste man feststellen, dass der Mars im Gegensatz zur Erde kein Magnetfeld besitzt, so daß die durch die vergleichsweise extrem dünne Atmospäre ohnehin kaum geschützte Oberfläche der Weltraumstrahlung, dem ultravioletten Licht und dem Sonnenwind voll ausgesetzt ist. Höhere Organismen können an der Oberfläche allein deshalb jedenfalls nicht überleben. Es war damit zusammenfassend schon ziemlich unsicher, ob Leben auf dem Mars überhaupt existieren konnte.

Erst mit zunehmender Erkundung konnte man feststellen, dass der Mars eine ganze Welt verschiedenster geologischer und metereologischer Phänomene beherbergt. Mit der Landung der Viking-Sonden 1975 erlebte die Marsforschung einen ersten Höhepunkt und konsequenterweise hatten die Viking-Sonden auch Experimente an Bord, die fähig sein sollten, biologische Aktivität im Marsboden zu entdecken, sollte sie denn vorhanden sein. Es erwies sich dies als falsch, die Experimente zeigten zwar chemische Reaktionen an, deren Natur ist aber bis zum heutigen Tag nicht wirklich geklärt, und es wird verschiedentlich immer noch behauptet, die Sonden hätten in der Tat biologische Stoffwechselvorgänge aufgefunden.

Jedenfalls war man bis zu einem gewissen Grade enttäuscht, dass der Mars scheinbar so trocken und kalt war, dass Leben auf ihm wohl eher doch nicht zu erwarten war.

Neueste Erkenntnisse

Aber weit mehr noch als für die Venus hat sich dieses Bild deutlich gewandelt und die Suche nach Leben auf dem Mars wird weiter intensiviert. Inzwischen sind seit der Landung der Viking-Sonden bald 30 Jahre vergangen, und eine Unmenge neuer Daten zahlreicher Missionen über den Mars lassen erkennen, dass die Verhältnisse auf diesem Planeten unerhört differenziert sind und es zahlreiche Hinweise auf potenzielle ehemalige und auch mögliche rezente Lebensräume gibt.

Da ist zunächst die sichere Erkenntnis, dass es auf dem Mars doch Wasser in ganz bedeutenden Mengen gibt, zum Teil ist es an den Polkappen konzentriert, zum anderen Teil liegt es gefroren im, an einigen Orten auch erkennbar über dem Boden vor. Zahlreiche geologische Merkmale der Oberfläche, Täler, Schwemmfächer, chemische Sedimente und andere, zeigen, dass das Wasser in der Vergangenheit sogar weiträumig in Form regelrechter flacher Seen oder gar Ozeane flüssig an der Oberfläche vorgelegen haben muss und vielleicht bis auf den heutigen Tag wenigstens lokal auftaut und fließend die Oberfläche formt.

Des weiteren wird neuerdings klar, dass es auch hydrothermale Quellen gegeben haben muss und an den Hängen der riesigen Schildvulkane des Mars vielleicht weiterhin gibt, so dass wenigstens lokal im Boden auch nicht nur Wasser flüssig vorkommen kann, sondern auch Temperaturen herrschen, die dem Leben zuträglicher sind, als die minus 130 Grad des marsianischen Winters.

Erste mögliche Hinweise auf Leben

Inzwischen gibt es, über die Ermittlung zahlreicherer potenzieller Lebensräume hinaus, vielleicht auch erste konkrete Hinweise auf Lebensformen auf dem Mars:

1. Für erhebliches Aufsehen hat die Entdeckung möglicher organischer Reste in inzwischen mehreren auf der Erde entdeckten Marsmeteoriten geführt. Von dieser Kategorie von Meteoriten sind nur eine Handvoll bekannt. Sie sind vor Jahrmillionen wahrscheinlich durch ein einzelnes Impaktereignis auf dem Mars in den Weltraum geschleudert worden und haben die Erde erreicht. Man weiss, dass sie Gestein vom Mars darstellen müssen, weil die Isotopenzusammensetzung eingeschlossener Gasblasen der der Marsatmosphäre, wie sie durch Sonden vor Ort gemessen wurde, genau entspricht. Die besagten organischen Reste sind im Gestein eingeschlossene dunkle Filamente im Hunderstelmillimeter-Bereich, die in etwa aussehen, wie manche stäbchenförmige irdische Bakterien. Schnell wurde bezweifelt, dass es sich um biologische Produkte handelt, denn sie sind wesentlich kleiner als die entsprechenden Vergleichsobjekte auf der Erde, weshalb man sie teilweise als "Nanobakterien" bezeichnet hat. Allerdings sehen diese marsianischen Strukturen nicht nur aus wie Bakterien, sie enthalten auch polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK, englisch PAH) und Magnetit in karbonatischer Matrix, wie sie durch biologische Aktivität entstehen können. Ein Gegenbeweis zur Biogenese ließ sich jedenfalls bisher nicht antreten, so dass doch weiter die Möglichkeit besteht, dass wir bereits in dieser Form Fossilien vom Mars besitzen.

Marsmeteorit Bakterien in einem Marsmeteoriten?
Quelle: NASA/JSC

Abb.: Links Handstück eines der untersuchten Marsmeteoriten (6 x 10 cm), rechts Elektronenmikroskop-Foto der bakterienähnlichen Strukturen in Meteorit ALH84001 (etwa 1/1000 mm lang).

2. Einer der Marsrover, MER B "Opportunity", hat Sedimentgesteine entdeckt, die im Wasser abgelagert wurden und massenweise bis mehrere Millimeter grosse, nahezu exakt kugelförmige Hämatit-Konkretionen enthalten. Solche Konkretionen entstehen auf der Erde unter Mitwirkung von Organismen, sei es, dass abgestorbene Einzeller an ihrem Ablagerungsort durch ihren Zerfall lokal einen chemischen Gradienten bewirken, an dem eine konzentrische Kristallisation von im Wasser gelösten Mineralen ansetzt, sei es, dass eine Vielzahl solcher Organismen selber eine einzelne Konkretion durch wiederholte Anlagerung in bewegtem Wasser aufbauen. Wie diese so genannten "Blueberries" (nach ihrer Form und Größe einfach als "Blaubeeren" bezeichnet) auf dem Mars entstanden sind, ist unklar. Sicherlich kommt auch jederzeit eine anorganische Entstehung in Betracht, aber dem Paläontologen erscheinen die Art und Weise der Verteilung im Gestein, die gleichförmige Größe und die gesamte Art des Vorkommens in einem eindeutigen Sediment eines Salzsees oder Ozeans doch als möglicherweise biogen.

Blueberry: Hämatitkonkretion in feingeschichteter Matrix
Quelle: NASA/JPL

Abb.: Kugelige Hämatitkonkretion ("blueberry", etwa 5 mm) in feingeschichtetem Sedimentgestein an der Landestelle von MER B "Opportunity".

3. Der europäische Orbiter "Mars Express" hat 2004 fast zeitgleich mit einem russischen Forscher Methan in der Atmosphäre des Mars entdeckt. Vor dieser Entdeckung wäre man nahezu sicher gewesen, dass Methan in der Marsatmosphäre Leben anzeigen würde, und man hatte die Messung auf Methan ausdrücklich in der Erwartung, dieses Gas nicht zu finden, durchgeführt. Methan kann in der Atmosphäre des Mars höchstens hundert Jahre bestehen bleiben, bis es wegen der Weltraumstrahlung zerfällt. Das bedeutet, dass es auf jeden Fall rezente Methanquellen auf dem Mars geben muss, die den Gehalt der Atmosphäre an diesem Gas ständig auffrischen. Ob das Methan unerwarteterweise aus vulkanischen Quellen stammt oder vielleicht tatsächlich von Organismen am oder im Boden erzeugt wird, ist sicher eine der wichtigsten konkreten aktuellen Detailfragen der Exobiologie.

Ausblick

Der Mars wird in den nächsten Jahren und Jahrzehnten immer genauer und intensiver auch exobiologisch erforscht werden. Einerseits liegt dies daran, dass der Mars am leichtesten zu erreichen ist (auf der Venus zu landen ist wegen der extremen Umweltbedingungen ziemlich aufwendig!), andererseits daran, dass er tatsächlich die besten Aussichten auf die Entdeckung extraterrestrischen Lebens in unserem Sonnensystem zu bieten scheint. Ob dies mit Experimenten vor Ort gelingen wird, erscheint ziemlich fraglich, wenn es Leben oder Fossilien gibt, werden diese wahrscheinlich an zurückgebrachten Proben auf der Erde entdeckt werden.

Bemannte Missionen zum Mars scheinen dazu jedenfalls nicht notwendig zu sein. Sie sind auch trotz anderslautender, hauptsächlich politisch motivierter Aussagen nicht wirklich zu erwarten. Die Kosten einer bemannten Marsmission und die Gefahr ihres Scheiterns einerseits sind viel zu hoch, als dass man einen solchen Flug noch in unserem Jahrhundert realistischerweise erwarten dürfte. Andererseits ist die Entwicklung der Robotik und Computertechnik schon heute so weit fortgeschritten, als dass wenigstens perspektivisch gesehen unbemannte Missionen für jede denkbare Aufgabe im All und auf fremden Himmelskörpern ausreichen dürften, wenn zusätzlich auch Proben zurückgebracht werden können.

Auf dem Mars wird man besonders solche Bereiche robotisch vor Ort untersuchen wollen, die bereits jetzt als potenzielle rezente oder fossile Lebensräume erkannt worden sind. Das sind vor allem sehr tiefgelegene Täler mit dunklen Ablagerungen, wie sie "Mars Express" 2004 zum ersten Mal aufgenommen hat und solche Sedimentgesteine wie sie MER "Opportunity" ebenfalls 2004 entdeckt hat. Die oben beschriebene Gesteinsformation mit ihren feingeschichteten Ablagerungen und Hämatitkonkretionen ist jedenfalls so interessant, dass eine Mission dorthin zur Probennahme mit Rückkehr zur Erde vorauszusehen ist.

Tiefgelegenes Tal auf dem Mars
Quelle: ESA

Abb.: Tiefgelegenes Tal auf dem Mars. Aufnahme von Mars Express, Bildbreite etwa 200 km. Solche Bereiche sind für die zukünftige exobiologische Forschung besonders vielversprechend. Hoher atmosphärischer Druck und dunkle Talbodenablagerungen machen es wahrscheinlich, dass dort wenigstens zeitweise Wasser gestanden hat.

Wenn rezentes oder fossiles Leben auf dem Mars gefunden werden sollte, wird die erste Frage lauten, ob es auch dort entstanden ist, oder, was nicht unwahrscheinlich wäre, ob es von der über Jahrmilliarden hinweg wesentlich lebensfreundlicheren Erde stammt. Auch der umgekehrte Fall wäre denkbar, dass Leben auf dem Mars entstanden ist und durch Meteoriten auf die Erde verbracht wurde. Ein weiterer denkbarer Fall wäre, dass das Leben von anderem Ort aus sowohl den Mars als auch die Erde besiedelt haben könnte. Jedenfalls müßte sich ein bestehender Verwandschaftsgrad irdischen und möglichen marsianischen Lebens feststellen lassen. Stellte sich heraus, dass es nicht miteinander verwandt sein sollte, dann wäre das ein direkter Beweis dafür, dass Leben im Weltall wahrscheinlich an vielen Stellen vorkommt.

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Planet Mars

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