Im Februar 2021 landete der Mars-Rover „Perseverance“ auf unserem Nachbarplaneten. Eines seiner Ziele: Die Suche nach fossilen oder aktuellen Hinweisen auf Leben. Schon frühere Missionen hatten nachgewiesen, dass es vor drei bis vier Milliarden Jahren Wasser auf dem Mars gab, ebenso wie die Elemente Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel und Phosphor – wichtige Voraussetzungen für Leben. Die aktuelle Mission versucht nun, Biomoleküle in den Sedimenten zu finden. Diese wären deutliche Hinweise darauf, dass es tatsächlich einst Lebewesen auf dem Mars gab. Dazu nutzt „Perseverance“ eine Methode namens Raman-Spektroskopie. Dabei werden Proben mit Laserlicht bestrahlt. Die Streuung des Lichts gibt Aufschluss über die Zusammensetzung des Materials. Bislang wurden allerdings keine Biosignaturen entdeckt.
Auf der Suche nach Lebensspuren
Doch wäre es grundsätzlich möglich, mit dieser Methode Spuren vergangenen oder aktuellen Lebens auf dem Mars zu detektieren? Oder verändern sich Biomoleküle unter Weltraumbedingungen so stark, dass sie, anders als auf der Erde, mit der Raman-Spektroskopie nicht mehr nachweisbar sind? Um das herauszufinden, unterzog ein Team um Mickael Baqué vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Berlin sieben Moleküle einem Langzeit-Stresstest im Weltall. „Wir wählten die Moleküle danach aus, wie relevant sie mutmaßlich als Biosignaturen auf dem Mars sind, und danach, wie gut sie nach bisherigen Kenntnissen mit Hilfe der Raman-Spektroskopie nachweisebar sind“, erklären die Forscher.
Die Wahl fiel auf Chlorophyllin, ein Derivat des für die Photosynthese benötigten grünen Blattfarbstoffs Chlorophyll; die Vitamin-A-Vorstufe Beta-Carotin; das Pigment Melanin, das unter anderem in unserer Haut vorkommt; den Insektenpanzer-Baustein Chitin; das Pflanzen-Stützmolekül Zellulose sowie die beiden antioxidativen Pflanzenfarbstoffe Naringenin und Querzetin. 469 Tage lang setzten die Forscher diese Moleküle den Weltraumbedingungen an der Außenseite der Internationalen Raumstation ISS aus. Dabei wirkten die intensive ionisierende und UV-Strahlung, der alle 90 Minuten wechselnde Tag-Nacht-Rhythmus und die damit einhergehenden extremen Temperaturschwankungen auf die Proben ein.
Bedingungen auf dem Mars simuliert
Um die verschiedenen Bodenschichten des Mars zu simulieren, mischten Baqué und seine Kollegen die Moleküle mit Regolith, einem Material, das dem Marsboden nachempfunden ist. In drei Lagen wurden die Proben unter hoch transparentem Glas so verpackt, dass nur die oberste Lage den Weltraumbedingungen direkt ausgesetzt war, während die beiden darunter liegenden Lagen zumindest etwas von der starken Strahlung abgeschirmt waren – ähnlich wie tiefere Bodenschichten auf dem Mars. Nach dem Experiment wurden die Proben vor weiteren Licht- und Umwelteinflüssen abgeschirmt, auf die Erde zurückgebracht und dort mit Hilfe von Raman-Spektroskopie untersucht.
