„Perseverance“-Rover

Gab es einmal Leben auf dem Mars?

Von Sibylle Anderl
30.07.2020
, 09:00
Das Klima auf dem Mars war einst feucht und warm – günstige Bedingungen für die Entstehung von Leben? Ein neuer Nasa-Rover soll nun nach Spuren von Organismen suchen.

Die Mariner-9-Sonde der Nasa machte 1972 eine revolutionäre Entdeckung. Oberflächenaufnahmen des Mars zeigten ein Netzwerk ausgetrockneter, verästelter Täler. Manche erstreckten sich über mehr als tausend Kilometer. Der amerikanische Geologe Daniel Milton zog aus diesen Beobachtungen im Folgejahr einen bemerkenswerten Schluss: „Viele Merkmale auf dem Mars lassen sich am einfachsten dadurch verstehen, dass es irgendwann in der Vergangenheit fließendes Oberflächenwasser gegeben hat; für einige dieser Merkmale ist fließendes Wasser die einzige Erklärung.“ Gab es also gewaltige, landschaftsprägende Fluten auf unserem kleinen, kalten und staubigen Nachbarplaneten, dessen Atmosphärengase heute größtenteils ins All entwichen sind? Was anfänglich noch schwer vorstellbar sein mochte, erscheint heute als gesichert: Der Mars besaß einst ein völlig anderes Klima als heute. Er war zumindest zeitweilig warm und feucht – und zwar zu einer Zeit vor gut dreieinhalb Milliarden Jahren, als auf der Erde Leben entstand.

Mit dieser Erkenntnis formierte sich eine der zentralen, sicherlich aber die größte offene Frage der Marsforschung: Gab oder gibt es auf unserem Nachbarplaneten ebenfalls Leben? Sie wirkte in alle Marsmissionen der vergangenen Jahre und Jahrzehnte hinein. Die aktuelle Marsmission der amerikanischen Weltraumagentur Nasa, die frühestens an diesem Donnerstag starten wird, soll für ihre Beantwortung nun entscheidende Impulse liefern: Der Perseverance-Rover wird nach Hinweisen auf früheres Leben suchen – unter anderem indem er Gesteins- und Bodenproben sammelt, die schließlich für eine umfassende wissenschaftliche Analyse zurück zur Erde gebracht werden sollen. Damit könnten endlich diejenigen Antworten geliefert werden, die Missionen auf dem Mars selbst bislang schuldig geblieben sind.

Die Untersuchung wird damit auch einige Relevanz für die allgemeinere Frage nach Leben im All besitzen. Als erdähnlicher Gesteinsplanet nahe dem äußeren Rand der flüssiges Wasser erlaubenden „habitablen Zone“ ist der Mars schließlich ein Planet, der wohl als aussichtsreicher Kandidat für eine lebensfreundliche Umgebung kategorisiert würde, wenn wir ihn mit unseren Teleskopen von weitem beobachten würden. An seinem Beispiel lässt sich entsprechend studieren, wie physikalische und chemische Entwicklungsprozesse die Habilität, die Lebensfreundlichkeit, eines Planeten im Laufe der Zeit beeinflussen. Die Tatsache, dass aufgrund fehlender Plattentektonik große Teile seiner Oberfläche aus der Frühphase seiner Geschichte erhalten und zugänglich sind, macht ihn dafür ganz besonders geeignet. Zahlreiche Marsmissionen haben uns mittlerweile auf der Grundlage von Studien seiner Oberfläche, seiner Atmosphäre und seiner physikalischen Felder ein detailliertes, wenngleich noch lückenhaftes, Bild über die Vergangenheit des Roten Planeten geliefert.

Wie die anderen Planeten, so entstand auch der Mars vor rund viereinhalb Milliarden Jahren aus Staub, der zu kilometergroßen Brocken, sogenannten Planetesimalen, verklumpte. Diese wuchsen wiederum zu planetaren Embryos heran. Schon nach einigen Millionen Jahren könnte der Mars sich auf diese Weise weitgehend fertig geformt haben, um dann relativ schnell Kern, Mantel und Kruste auszubilden. Magnetisiertes Gestein in Gebieten des südlichen Hochlands weist darauf hin, dass der Mars zunächst ein von einem inneren Dynamo erzeugtes Magnetfeld besaß, das vor rund vier Milliarden Jahren wieder verschwand. Zu dieser Zeit gab es außerdem bereits verbreiteten Vulkanismus: Davon zeugen gigantische Vulkane wie der rund 25 Kilometer hohe Olympus Mons, der zuletzt noch vor weniger als hundert Millionen Jahren ausgebrochen zu sein scheint.

Die Marsatmosphäre war anfänglich durch die Ausgasung des Krusten- und Mantelmaterials und von Kometen- und Asteroideneinschlägen bestimmt. Die leichten Elemente entwichen bald in den interplanetaren Raum. Sobald das Magnetfeld die Atmosphäre nicht mehr vor dem Einfluss des Sonnenwinds zu schützen vermochte, wurde dieser Prozess noch verstärkt und umfasste auch die schwereren Elemente. Vulkanausbrüche und Einschläge führten der Atmosphäre zwar neue flüchtige Elemente zu, konnten längerfristig aber nicht verhindern, dass der Atmosphärendruck immer weiter auf den heutigen Wert von nur noch sechs Millibar abnahm. Flüssiges Wasser oder pures Wassereis können heute angesichts dieses geringen Drucks nicht mehr für längere Zeit auf der Oberfläche existieren.

Von der früheren Existenz flüssigen Wassers zeugen heute aber vielfältige Oberflächenstrukturen, wie die einst von Mariner 9 entdeckten: Talsysteme, die auf ablaufendes Oberflächenwasser hinweisen und teilweise in offene, heute ausgetrocknete Seen münden, ehemalige isolierte Kraterseen, sogar über die Existenz eines Ozeans auf der nördlichen Hemisphäre wurde angesichts einer mutmaßlich erkennbaren Küstenlinie spekuliert.

Diese Strukturen scheinen vor allem in der ersten Milliarde Jahre der Marsgeschichte entstanden zu sein, in jüngerer Zeit werden Hinweise auf flüssiges Wasser dann zunehmend seltener, stärker lokalisiert und weniger ausgedehnt. Auf der Erde benötigt die Ausbildung von Flusssystemen zwischen zehntausend und zehn Millionen Jahre, abhängig von der Beschaffenheit des Untergrundes. Der Curiosity-Rover der Nasa fand im Gale-Krater Sedimentablagerungen, deren Dicke darauf hinweist, dass dort Wasser mindestens einige Millionen Jahre lang existiert haben könnte. Wie lang die feuchten Episoden auf dem Mars tatsächlich anhielten, ob sie ausgedehnt waren oder aus nur zeitweilig auftretenden gewaltigen Fluten bestanden, ist aber nach wie vor Gegenstand von Diskussionen.

Schließlich weiß man, dass das Marsklima überaus wechselhaft war. Das liegt unter anderem an Unregelmäßigkeiten der Bahnbewegung des Mars. Anders als bei unserer Erde wird seine Achsenneigung nicht durch einen Mond stabilisiert und schwankt deutlich auf Zeitskalen von Millionen von Jahren. Daraus resultieren jeweils unterschiedlich stark ausgeprägte Jahreszeiten, Perioden des Abschmelzens der Eisreservoire an den Polen und Phasen erneuter Vereisung. Auch Vulkanausbrüche und Asteroideneinschläge führten zu starken temporären klimatischen Schwankungen. Wie trotz all dieser wechselhaften Einflüsse auf das Klima längere warme und feuchte Phasen möglich gewesen sein können, ist nach wie vor offen.

Unstrittig scheint aber: Auf dem Mars gab es zumindest gewisse Zeiträume, in denen die entscheidenden Zutaten für die Entstehung von Leben existierten – flüssiges Wasser, komplexe Kohlenstoffchemie, verfügbare Energiequellen, mineralische Oberflächen. In Lachen an den Stränden von Seen oder Meeren könnten sich einfache Moleküle unter dem Einfluss von UV-Strahlung, Verdunstung und erneuter Bewässerung zu immer komplexeren Formen zusammengefunden haben, um schließlich selbstreplizierende chemische Verbindungen, etwa als Vorläufer von RNA, zu schaffen. Aber hielten diese Bedingungen auch lang genug an, um die Entstehung von Leben zu begünstigen? Die Tatsache, dass der Curiosity-Rover der Nasa mehrfach das flüchtige Gas Methan nachweisen konnte, das auf der Erde durch biologische Prozesse erzeugt wird, regte zwar Spekulationen an, dass noch heute unterirdisch Marsorganismen existieren könnten. Doch gibt es genügend andere nichtbiologische Prozesse, die diese Beobachtungen erklären könnten – die Frage nach Leben auf dem Mars bleibt weiter offen.

In jedem Fall drängt die Zeit für die Suche nach Spuren fremder Organismen auf unserem Nachbarplaneten. Denn je mehr – irgendwann wohl auch astronautische – Missionen dorthin geschickt werden, desto größer wird die Gefahr der Kontamination durch irdische Mikroben. Perseverance soll als fünfter Marsrover der Nasa im 45 Kilometer großen Jezero-Krater nördlich des Äquators landen, in den vor Milliarden von Jahren Wasser eingespeist wurde. Das Wasser trug Sedimente in den Krater, die heute als Struktur erscheinen, die wie eine Miniaturversion des Mississippi-Deltas aussieht. Dort wird Perseverance nicht nur verschiedene Messungen anstellen. Er wird auch Bodenproben sammeln, um irgendwann die erste Analyse von Marsmaterial auf der Erde zu ermöglichen. Dafür soll in Kooperation mit der europäischen Raumfahrtagentur Esa 2026 ein zweiter Rover zum Mars geschickt werden, der dort die gesammelten Proben abholen und in eine Kapsel stecken wird. Diese Kapsel soll daraufhin in die Marsumlaufbahn gebracht werden, um dort schließlich von einem Orbiter der Esa aufgenommen und zurück zur Erde gebracht zu werden – es wäre der erste Raketenstart von einem fremden Planeten aus. In den frühen dreißiger Jahren könnten die Proben dann ankommen.

Bis dahin wird es aber schon Messergebnisse der Bordinstrumente des Rovers geben, aus denen man sich Hinweise auf die Geschichte des Marsklimas erhofft. Der Kratersee selbst scheint vor 3,8 Milliarden Jahren entstanden zu sein. Perseverance wird dessen Alter anhand der Analyse vulkanischen Gesteins noch einmal genauer eingrenzen können. Mit Hilfe eines Bodenradars wird der Rover die Textur der Sedimente erkunden, um festzustellen, ob der See von Eis bedeckt war oder offenes Wasser beherbergte. Im unteren Teil des Deltas wird Perseverance feines tonhaltiges Schlammgestein untersuchen, in dem man Spuren komplexer organischer Verbindungen vermutet und das der Rover mit Hilfe von UV- und Röntgenstrahlung analysieren kann. Schließlich soll Perseverance dem Delta nach oben zum Kraterrand folgen, wo ein dünner Ring von Karbonatgestein vermutlich die seichten Randbereiche des Sees anzeigt, die für die Suche nach Spuren von Leben besonders aussichtsreich scheinen.

Am heutigen Donnerstag um 7.50 Uhr EDT (13.50 Uhr MESZ) soll der Rover mit einer Atlas-V-Rakete von der Cape Canaveral Air Force Station in Florida als dritte internationale Marsmission in diesem Jahr gestartet werden. Den Mars wird er dann im Februar 2021 erreichen.

Quelle: F.A.Z.
Autorenbild/ Sybille Anderl
Sibylle Anderl
Redakteurin im Feuilleton.
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