Was schafft Methan, Leben oder Vulkane?

Bildnachweis: ESA
Eine Atmosphäre des Methans auf einem anderen Planeten gilt als einer der vier besten Kandidaten für die Erkennung bewohnbarer Bedingungen mithilfe von Fernerkundungs- und Teleskopspektrographen. Während Methan sowohl durch biologische als auch durch nicht-biologische Prozesse hergestellt werden kann, wird es auch durch nicht-biologische Mittel abgebaut, so dass eine hohe Konzentration häufig so interpretiert wird, dass eine Quelle erforderlich ist, um es wieder aufzufüllen. Wenn der Stoffwechsel diese Quelle ist, können einige der Voraussetzungen für ein stationäres Ökosystem im Spiel sein.

Auf der Erde gibt es vier Gase, die mit dem Vorhandensein von Leben und bewohnbaren Bedingungen verbunden sind: Wasserdampf, Kohlendioxid, Methan und molekularer Sauerstoff (O2 oder sein Stellvertreter Ozon O3). Wasser ist für jede Biologie, die wir heute verstehen, von wesentlicher Bedeutung, während der Austausch von Kohlendioxid und Sauerstoff das kollektive Beatmungsgerät für die Photosynthese und atmungsaktive Welten darstellt. Das heute dominierende Gas auf dem Mars ist bei weitem Kohlendioxid.

Mit Methan gibt es einige methanogene Organismen, die für ihren Lebensunterhalt den Verbrauch dieses Gases benötigen. Die Methanogenese wandelt Kohlendioxid in Methan um. Da starke chemische Reaktionen Methan an der Marsoberfläche schnell zerstören (oxidieren), muss es, wenn Methan heute gefunden wird, eine Auffüllung geben, die einen Hinweis auf die aktive Biologie gibt. Eine solche Biosynthese hinterlässt eine allgegenwärtige Signatur des Lebens, selbst in Proben, in denen keine Fossilien sichtbar sind.

Michael J. Mumma vom Goddard Space Flight Center berichtete kürzlich in einem Poster auf einer kürzlich abgehaltenen Planetenkonferenz [DPS], dass seine vorläufige Suche nach Methan mit beiden bodengestützten Infrarot-Teleskopen etwas Interessantes gefunden habe. Seine Umfrage ergab faszinierende Anzeichen für die Spektrallinie von Methan in der Marsatmosphäre.

Diese Hinweise wurden nun vom europäischen Orbiter Mars Express bestätigt. Unter Verwendung eines Instruments namens Planetary Fourier Spectrometer (PFS) identifizierte die im Nature Magazine veröffentlichte Arbeit den charakteristischen spektralen Fingerabdruck von Methan. "Wir haben Methan in Konzentrationen von zehn Teilen pro Milliarde nachgewiesen", sagte Vittorio Formisano vom Institut für Physik des interplanetaren Raums in Rom und der Hauptforscher im PFS-Team.

Die derzeitige Marsatmosphäre ist 99% dünner als die der Erde. Die Oberflächentemperatur beträgt im Durchschnitt -53 ° C, variiert jedoch zwischen 200 ° C unter Null in polaren Nächten und 27 ° C bei Mittagsspitzen in der Nähe des Äquators. Das globale Bild des Mars wird manchmal terrestrisch mit trockenen Regionen der Antarktis verglichen, nur kälter.

Kohlenstoff, Stickstoff und Methan wären die gasförmigen Vorläufer dessen, was erforderlich wäre, um den Mars von seinem derzeit unwirtlichen Zustand in einen wärmeren, mikrobenfreundlichen Planeten zu erhalten oder umzuwandeln. Da Forscher glauben, dass Methan weniger als 300 Jahre in der Marsatmosphäre verbleiben kann, kann angenommen werden, dass Methan aus neueren biologischen Prozessen stammt, die beispielsweise von methanproduzierenden Bakterien produziert werden. Diese enge Verbindung gibt Methne den weniger wissenschaftlichen Namen Sumpfgas.

Die European Mars Express Mission ist in der Lage, Methan in der Marsatmosphäre nachzuweisen. Wie Agustin Chicarro, Mars Express-Projektwissenschaftler, sagte, werden diese „Untersuchungen Hinweise darauf liefern, warum der Norden des Planeten so glatt und der Süden so rau ist, wie die Tharsis- und Elysium-Hügel angehoben wurden und ob heute auf dem Mars aktive Vulkane existieren . ”

Es gibt einige Probleme beim Versuch, die Geschichte von Methan und anderen Treibhausgasen auf dem Mars zu verstehen. Auf dem Mars gibt es keine Hinweise auf große Kalksteinvorkommen aus den ersten Milliarden Jahren, die direkt mit großen Mengen an CO2, einem Treibhausgas, verbunden wären.

Methan – das auf natürliche Weise durch Vulkanausbrüche oder durch primitives Leben erzeugt werden kann – kann daher ein fehlender Teil des Puzzles sein, um herauszufinden, ob organische Überreste einst einen ursprünglichen Mars erhalten haben könnten. Die letzte Periode des aktiven Vulkanismus auf dem Mars liegt weit vor den letzten 300 Jahren, in denen Methan in der heutigen Marsatmosphäre überleben kann. Tracy Gregg, Vulkanologin an der Universität von Buffalo, sagte gegenüber dem Astrobiology Magazine: „Die jüngste bisher entdeckte oberflächliche Aktivität (und sie ist wahrscheinlich 1 Million Jahre alt, was als recht jung und möglicherweise„ aktiv “auf dem Mars angesehen wird) befindet sich in einer Region, die enthält keine großen vulkanischen Strukturen jeglicher Art. “ Der gigantische Marsvulkan Mons Olympus war bis vor 100 Millionen Jahren aktiv.

Frühere Beobachtungen hatten über Methankonzentrationen von 50 bis 70 ppm spekuliert, nicht über das, was Mars Express als zehn ppm feststellte. Dieses niedrige Niveau könnte wahrscheinlich kein globales Muster aufrechterhalten, das auf eine Biosphäre hindeutet, könnte aber die lokalen Ökologien unterstützen, wenn Methan eine unterirdische Quelle hat. Was auch immer die endgültige Konzentration sein mag, ihr Auftreten in einer solch instabilen Atmosphäre hat an Bedeutung gewonnen, um die Geheimnisse einer Mars-Biosphäre zu enträtseln. Das am häufigsten erwähnte Beispiel einer Mars-Methan-Ökonomie konzentriert sich auf eine tiefe Biosphäre methanreicher Biochemie oder anerober Methanogene.

Originalquelle: Astrobiology Magazine

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