Außerirdische Bakterien So könnte man Spuren von Leben in extraterrestrischen Eispartikeln nachweisen
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26. März 2024, 18:59 Uhr
Raumsonden könnten in Zukunft recht schnell prüfen, ob in Eispartikeln von fremden Himmelskörpern wie den Eismonden von Jupiter und Saturn Bakterien oder andere Spuren von Leben enthalten sind. Sie brauchen "nur" ein modernes Massenspektrometer an Bord.
Steckt in den unterirdischen Ozeanen der Eismonde von Jupiter und Saturn Leben? Diese Frage könnte in Zukunft "im Vorbeifliegen" beantwortet werden, indem eine Raumsonde Eispartikel untersucht, die von den Monden ins All geschleudert wurden. Alles, was nötig wäre, wäre ein Massenspektrometer an Bord der Sonde. Wie das funktionieren kann, hat eine Forschungsgruppe der Freien Universität Berlin und der University of Washington in Seattle in einer neuen Studie gezeigt.
Eisteilchen werden mit hoher Geschwindikeit auf Instrumenten einschlagen
Dass Eismonde gefrorenes Wasser ins All schleudern können, hat zum Beispiel die Mission "Cassini" gezeigt, die bis 2017 im Saturnsystem operierte und in der Nähe des Südpols des eisigen Saturnmondes Enceladus nahezu parallele Risse entdeckt hatte, aus denen Gase und Eispartikel ins Weltall strömen, die aus dem unterirdischen Ozean des Mondes stammen.
Auch Europa, ein Eismond von Jupiter, soll demnächst detailliert untersucht werden, der Start der Mission ist schon für Oktober geplant. In Vorbereitung auf diese und andere zukünftige Missionen untersuchte die Forschungsgruppe, was moderne Instrumente auf den Eismonden finden könnten. Aufgrund der hohen relativen Geschwindigkeiten der Eisteilchen zur Raumsonde, war es sehr schwierig, Einschläge von einzelnen Eisteilchen auf ein Massenspektrometer zu simulieren.
Instrumente auf neuen Sonden werden Lebenshinweise erkennen können
Stattdessen hat die Gruppe einen experimentellen Versuchsaufbau genutzt. Sie injizierte einen dünnen Wasserstrahl in eine Vakuumkammer. Der Wasserstrahl zerfiel in winzige Tröpfchen, die dann mit einem Laser beschossen wurden. Die durch den Laserbeschuss entstandenen geladenen Teilchen wurden dann in einem Massenspektrometer untersucht, um vorherzusagen, was Instrumente auf Raumsonden detektieren könnten.
"Unsere Ergebnisse zeigen zunehmend, dass zukünftige Instrumente in der Lage sind, auf Eismonden winzige Lebensformen aufzuspüren, die denen ähneln, die wir von der Erde kennen", sagt Studienleiter Fabian Klenner, der früher an der FU Berlin forschte und nun am "Department of Earth and Space Sciences" in Seattle tätig ist. Bei den winzigen Lebensformen handelt es sich um Zellmaterial, das sogar dann nachweisbar ist, wenn es in nur sehr wenigen einzelnen Eisteilchen vorhanden ist. Ein Instrument, das die Fähigkeit zu so einem Nachweis besitzt, ist zum Beispiel der "SUrface Dust Analyzer" auf der Raumsonde "Europa Clipper", die im Oktober zum Jupitermond starten soll.
Mini-Bakterium aus Alaska könnte es auch auf einem Eismond aushalten
Für die Studie wurde "Sphingopyxis alaskensis" verwendet, ein Bakterium, das in Gewässern von Alaska vorkommt. Im Vergleich zum Kolibakterium "Escherichia coli", das sonst gern bei Studien auf der Erde untersucht wird, leben die viel kleineren "Sphingopyxis alaskensis" in kalter Umgebung und können mit nur wenigen Nährstoffen auskommen. Aufgrund all dieser Eigenschaften ist dieser Organismus möglicherweise ein geeigneterer Kandidat für potenzielles Leben auf einem Eismond. "Die Bakterien sind extrem klein, sodass sie theoretisch in die ausgestoßenen Eisteilchen passen", erläutert Fabian Klenner.
Von früheren Studien ist bekannt, dass verschiedene Substanzen in einem unterirdischen Ozean in einzelnen Eisteilchen getrennt ausgestoßen werden. Die neue Studie zeigt, dass es deutlich vorteilhafter ist, einzelne Eisteilchen zu analysieren, um mögliches Leben zu entdecken, als zuerst Milliarden von Eisteilchen zu sammeln und dann alle gemeinsam zu analysieren.
Suche nach Lipiden und Fettsäuren
Der "SUrface Dust Analyzer" auf der Sonde "Europa Clipper" hat bessere analytische Fähigkeiten als Instrumente vergangener Missionen. Das Instrument wird zum Beipiel in der Lage sein, negativ geladene Ionen von Einschlägen der Eispartikel zu detektieren, was beim Aufspüren möglicher Fettsäuren und Lipide helfen könnte. "Ich finde es sogar etwas spannender, nach Lipiden oder Fettsäuren zu suchen als nach den Bestandteilen von DNA, da Fettsäuren etwas stabiler zu sein scheinen", sagt Studienleiter Fabian Klenner.
Und auch Frank Postberg, Professor für Planetologie an der FU Berlin und Mitautor der Studie, freut sich auf die Mission der Sonde "Europa Clipper". Mit geeigneten Instrumenten wie dem "SUrface Dust Analyzer" könnte es "einfacher sein, als wir dachten, Spuren von Leben auf einem Eismond zu finden", sagt er und schiebt gleich die Einschränkung hinterher, von der ein solcher Erfolg am meisten abhängt: "Die Voraussetzung ist natürlich, dass es dort Leben gibt und die Lebensformen auch in Eisteilchen eingeschlossen werden, die sich zum Beispiel aus flüssigem Wasser unter der Eiskruste bilden."
Links/Studien
Die Studie "How to identify cell material in a single ice grain emitted from Enceladus or Europa" ist im Wissenschaftsmagazin "Science Advances" erschienen.
Dieses Thema im Programm: Das Erste | Morgenmagazin | 13. April 2023 | 09:35 Uhr
