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Laut neuen Forschungsergebnissen könnten uralte Bakterien unter der Oberfläche des Mars schlafen, wo sie seit Millionen von Jahren vor der harten Strahlung des Weltraums geschützt sind.
Während auf dem Roten Planeten keine Hinweise auf Leben gefunden wurden, simulierten die Forscher in einem Labor die Bedingungen auf dem Mars, um zu sehen, wie Bakterien und Pilze überleben könnten. Die Wissenschaftler waren überrascht zu entdecken, dass Bakterien wahrscheinlich 280 Millionen Jahre überleben könnten, wenn sie begraben und vor der ionisierenden Strahlung und Sonnenpartikeln geschützt würden, die die Marsoberfläche bombardieren.
Die Ergebnisse deuteten darauf hin, dass, wenn jemals Leben auf dem Mars existierte, die schlummernden Beweise dafür immer noch im Untergrund des Planeten liegen könnten – ein Ort, den zukünftige Missionen erkunden könnten, wenn sie in den Marsboden bohren.
Während der Mars vor Milliarden von Jahren wahrscheinlich eine gastfreundlichere Umgebung für Leben war, einschließlich einer Atmosphäre und Wasser auf seiner Oberfläche, gleicht der rote Planet heute eher einer gefrorenen Wüste. Die trockenen mittleren Breiten des Planeten haben eine Durchschnittstemperatur von minus 80 Grad Fahrenheit (minus 62 Grad Celsius). Und dann ist da noch die ständige Strahlungsgefahr, weil der Mars eine so dünne Atmosphäre hat.
„Es gibt kein fließendes Wasser oder nennenswertes Wasser in der Marsatmosphäre, sodass Zellen und Sporen austrocknen würden“, sagten Co-Autor der Studie Brian Hoffman, Charles E. und Emma H. Morrison, Professor für Chemie und Professor für molekulare Biowissenschaften am Weinberg College der Northwestern University of Arts and Sciences, in einer Erklärung. „Es ist auch bekannt, dass die Oberflächentemperatur auf dem Mars in etwa der von Trockeneis entspricht, also ist er tatsächlich tiefgefroren.“
Ein Forschungsteam bestimmte die Überlebensgrenzen des mikrobiellen Lebens, wenn es ionisierender Strahlung ausgesetzt wird, wie es auf dem Mars der Fall sein könnte. Dann führte das Team sechs Arten von Bakterien und Pilzen, die auf der Erde gefunden wurden, in eine simulierte Umgebung auf der Marsoberfläche ein – und bestrahlte sie gleichzeitig mit Protonen oder Gammastrahlen, um Weltraumstrahlung nachzuahmen.
Als klarer Sieger kristallisierte sich Deinococcus radiodurans heraus. Die Mikrobe, die aufgrund ihrer zähen Natur den Spitznamen „Conan das Bakterium“ trägt, schien perfekt für das Leben auf dem Mars geeignet zu sein.
Das Bakterium ist polyextremophil, was bedeutet, dass es raue Bedingungen wie Dehydration, Säure und Kälte überleben kann. Die robuste Mikrobe ist einer der strahlenresistentesten Organismen, die der Wissenschaft bekannt sind.
Frühere Forschungen haben ergeben, dass die Bakterien 1,2 Millionen Jahre direkt unter der Marsoberfläche inmitten der harten Strahlung und der trockenen, gefrorenen Umgebung überleben könnten – und einige Mikroorganismen überleben, von denen bekannt ist, dass sie Millionen von Jahren auf der Erde überleben.
Die neue Studie ergab, dass das Bakterium Conan, wenn es getrocknet, gefroren und tief unter der Marsoberfläche vergraben wird, 140.000 Strahlungseinheiten überleben könnte – 28.000 Mal höher als die Strahlenbelastung, die einen Menschen töten könnte.
Das Bakterium, das unter dem Mikroskop einem Kürbis ähnelt, würde wahrscheinlich nur wenige Stunden auf der Marsoberfläche überleben, nachdem es unerbittlich ultraviolettem Licht ausgesetzt wurde. Das erwartete Überleben des Bakteriums Conan erhöhte sich auf 1,5 Millionen Jahre nur 10 Zentimeter unter der Oberfläche und auf etwa 280 Millionen Jahre, wenn sich das Bakterium 10 Meter tief befand.
Die Zeitschrift Astrobiology veröffentlichte am Dienstag eine Studie mit detaillierten Angaben zu den Ergebnissen.
Die Forscher konnten messen, wie viele Mangan-Antioxidantien sich in den Zellen der Mikroorganismen ansammelten, als sie der Strahlung ausgesetzt wurden. Je mehr Mangan-Antioxidantien das Team fand, desto wahrscheinlicher war es, dass die Mikrobe der Strahlung widerstehen und überleben konnte.
Die genomische Struktur des Bakteriums Conan verbindet Chromosomen und Plasmide miteinander, was bedeutet, dass die Zellen ausgerichtet bleiben und sich nach einer Strahlenexposition selbst reparieren können. Und wenn sich vor Milliarden von Jahren, als es noch Wasser auf der Marsoberfläche gab, eine Mikrobe ähnlich wie Conan auf dem Mars entwickelt hat, schlummern die schlummernden Überreste der Bakterien möglicherweise nur tief im Untergrund des Planeten.
„Obwohl im Marsuntergrund vergrabene D. radiodurans die geschätzten 2 bis 2,5 Milliarden Jahre seit dem Verschwinden des fließenden Wassers auf dem Mars nicht überleben konnten, werden solche Marsumgebungen regelmäßig durch Meteoriteneinschläge verändert und geschmolzen“, sagte Studienautor Michael Daly, Professor in Pathologie an der Uniformed Services University of the Health Sciences und Mitglied des National Academies’ Committee on Planetary Protection, in einer Erklärung.
„Wir schlagen vor, dass periodisches Schmelzen eine intermittierende Wiederbesiedlung und Ausbreitung ermöglichen könnte. Auch wenn jemals Marsleben existierte, selbst wenn lebensfähige Lebensformen jetzt nicht auf dem Mars vorhanden sind, würden ihre Makromoleküle und Viren viel, viel länger überleben. Das erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass, falls sich jemals Leben auf dem Mars entwickelt hat, dies in zukünftigen Missionen enthüllt wird.“
Die Ergebnisse haben Auswirkungen sowohl auf die Rückführung von Marsproben zur Erde als auch auf die Landung bemannter Missionen auf dem Mars.
Das Mars Sample Return-Programm, ein ehrgeiziges Programm, das gemeinsam von der NASA und der Europäischen Weltraumorganisation geleitet wird, wird mehrere Missionen zum Mars starten, um Proben zu sammeln und zurückzugeben, die vom Perseverance-Rover gesammelt wurden.
Das Rover-Team hofft, dass die Gesteins- und Bodenproben, die an der Stelle eines alten See- und Flussdeltas im Jezero-Krater des Mars entnommen wurden, bestimmen könnten, ob jemals Leben auf dem roten Planeten existierte. Die Proben könnten sogar Mikrofossilien des alten mikrobiellen Lebens enthalten.
Darüber hinaus haben Astronauten das Potenzial, versehentlich Bakterien per Anhalter von der Erde zu bringen, wenn sie auf dem Mars landen.
„Wir kamen zu dem Schluss, dass die terrestrische Kontamination des Mars im Wesentlichen dauerhaft sein würde – über Zeiträume von Tausenden von Jahren“, sagte Hoffman. „Dies könnte die wissenschaftlichen Bemühungen zur Suche nach Marsleben erschweren. Ebenso könnten Mikroben, wenn sie sich auf dem Mars entwickelt haben, bis heute überleben. Das bedeutet, dass zurückgesandte Marsproben die Erde kontaminieren könnten.“