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Forscher*innen der TU Berlin belegen erstmals unter marsähnlichen Laborbedingungen, dass chlorid- und chlorathaltige Salzlaken Mikroorganismen bessere Überlebenschancen bieten könnten als perchlorathaltige Umgebungen
Eine aktuelle Studie des Fachgebiets Astronomie und Astrophysik der TU Berlin unter der Leitung von Prof. Dr. Dirk Schulze-Makuch zeigt erstmals unter marsähnlichen Laborbedingungen, dass die salztolerante Hefe Debaryomyces hansenii in durch Luftfeuchtigkeit entstehenden Salzlaken aus Chlorid und Chlorat überleben und wachsen kann. Zugleich belegt die Untersuchung, dass perchlorathaltige Salzlösungen trotz Wasseraufnahme für den getesteten Organismus zu toxisch sind. Die Ergebnisse liefern neue Hinweise darauf, welche Regionen des Mars potenziell lebensfreundlicher sein könnten.
Der Mars gilt als einer der erdähnlichsten Planeten unseres Sonnensystems und steht deshalb seit langem im Mittelpunkt der Suche nach außerirdischem Leben. Die Bedingungen auf seiner Oberfläche sind jedoch extrem: Der Luftdruck ist sehr niedrig, die Temperaturen liegen meist weit unter dem Gefrierpunkt. Flüssiges Wasser, eine wesentliche Voraussetzung für Leben, wie wir es von der Erde kennen, kann dort heute daher eigentlich nicht dauerhaft existieren.
Salze als mögliche Quelle flüssigen Wassers
Eine mögliche Ausnahme bilden bestimmte Salze, die bereits auf dem Mars nachgewiesen wurden. Sie können Feuchtigkeit direkt aus der dünnen Atmosphäre aufnehmen und dadurch kleine Mengen flüssiger Salzlösungen bilden. Da Salz den Gefrierpunkt von Wasser stark herabsetzt, bleiben solche Lösungen auch bei sehr niedrigen Temperaturen flüssig und verdunsten nur langsam. Damit könnten sie zumindest zeitweise mikroskopisch kleine Lebensräume für besonders salztolerante Mikroorganismen schaffen.
Um diese Möglichkeit zu untersuchen, wurden im Labor marsähnliche Bedingungen nachgestellt. Nachgeahmt wurden die Zusammensetzung des Marsbodens, das Vorhandensein hygroskopischer Salze und der Prozess der Deliqueszenz, d.h. die Absorption von Wasser aus der Atmosphäre durch Salze. Nicht simuliert wurden hingegen atmosphärische Bedingungen wie Temperatur, Druck und Atmosphärenzusammensetzung. Die Forschenden verwendeten ein Substrat, das in seiner Zusammensetzung dem Marsboden (Regolith) ähnelt, und mischten es mit verschiedenen Mars-typischen Salzen: Natriumchlorid, Natriumchlorat und Natriumperchlorat. Diese Salze unterscheiden sich sowohl in ihrer Fähigkeit, Wasser aufzunehmen, als auch in ihrer Schädlichkeit für Zellen.
63 Tage unter simulierten Marsbedingungen
In die Proben wurde die Hefe Debaryomyces hansenii eingebracht, ein besonders salztoleranter Mikroorganismus, der auch hohe Konzentrationen von Perchlorat tolerieren kann. Anschließend wurden die Proben zunächst vollständig getrocknet und später einer hohen Luftfeuchtigkeit ausgesetzt, wie sie auf dem Mars in der Nacht und den frühen Morgenstunden vorzufinden ist. Auf diese Weise konnten die Salze Wasser aufnehmen und Salzlösungen bilden – ähnlich wie es theoretisch auch auf dem Mars möglich wäre.
Das Ergebnis des 63-tägigen Experiments: Alle drei Salzsysteme konnten Wasser aus der Atmosphäre aufnehmen. Die Hefe überstand das Austrocknen in Böden mit Natriumchlorid (21,9 %), Natriumchlorat (39.3 %) sowie in einem Vergleichsboden ohne zusätzliche Salze (1,9 %). „Nachdem sich aus Natriumchlorid oder Natriumchlorat flüssige Salzlösungen gebildet hatten, begann sich die Hefe sogar wieder zu vermehren“, so Shivani Nundoo, Erstautorin der Studie. In Proben mit Natriumperchlorat stellten die Forschenden dagegen kein Überleben fest. Offenbar ist dieses Salz für den getesteten Organismus trotz seiner Wasseraufnahme zu toxisch. Selbst in der salzfreien Kontrolle zeigte sich Wachstum, was die Forschenden auf die geringe, aber vorhandene Wasseraufnahme des Regoliths zurückführen.
Neue Hinweise für die Astrobiologie
„Das Erstaunliche ist, dass dieser Organismus in Gegenwart von Chlorid- und Chloratsalzen aufgrund der relativ hohen Luftfeuchtigkeit der Atmosphäre überleben kann, aus der er das lebenswichtige Wasser bezieht. Dies ist äußerst relevant für potenzielles Leben auf dem Mars, da es dort zwar nicht regnen kann, die Luftfeuchtigkeit jedoch so hoch sein kann, dass sich sogar Nebel bildet“, so Prof. Dr. Dirk Schulze-Makuch. Die Studie aus seinem Fachgebiet liefert wichtige Hinweise für die Astrobiologie: Falls auf dem Mars jemals mikrobielles Leben entstanden ist oder möglicherweise bis heute existiert, könnten chlorid- oder chloratreiche Böden die besseren Überlebensräume bieten. Perchloratreiche Umgebungen erscheinen dagegen deutlich lebensfeindlicher. Damit rückt die Forschung chlorid- und chloratreiche Mikroumgebungen als potenziell lebensfreundlichere Habitate auf dem Mars stärker in den Fokus.
Die Studie ist im International Journal of Astrobiology einsehbar: https://www.cambridge.org/core/journals/international-journal-of-astrobiology/ar...
Weitere Informationen erteilen Ihnen gern:
Prof. Dr. Dirk Schulze-Makuch
Fachgebietsleiter Astrobiologie mit dem Schwerpunkt planetare Habitabilität
Fakultät II – Mathematik und Naturwissenschaften
Tel: +49-30-314-23736
E-Mail: schulze-makuch@tu-berlin.de
Shivani Nundoo
Helmholtz-Zentrum für Geoforschung
E-Mail: snundoo@gfz.de
Tel.: +49 331 6264-3483
Dr. Jacob Heinz
ZARM - Zentrum für angewandte Raumfahrttechnologie und Mikrogravitation
Universität Bremen
Tel.: +49 421 218-57860
E-Mail: jacob.heinz@zarm.uni-bremen.de
Merkmale dieser Pressemitteilung:
Journalisten
Biologie, Chemie, Physik / Astronomie
überregional
Forschungsergebnisse
Deutsch
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