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Neue Mineraldaten von Perseverance deuten auf mögliche urzeitliche mikrobielle Aktivität
Die im letzten Jahr von Nasa's Perseverance-Rover zurückgesendeten Daten enthalten mineralogische und chemische Muster in Gesteinen der Bright-Angel-Formation, die Forschende als einige der stärksten bisher aus der Ferne beobachtbaren Hinweise auf mikrobiell gesteuerte Prozesse im uralten Mars-Umfeld einordnen. Der Rover entdeckte ein Gestein namens Chevaya Falls sowie ähnliche Ziele mit den Namen Sapphire Canyon und Apollo Temple auf dem Boden des Jezero-Kraters — einem ehemaligen Seebecken, das einst Oberflächenwasser beherbergte.
Einige Merkmale von Chevaya Falls. (NASA/JPL-Caltech/MSSS)
Der Geowissenschaftler Joel Hurowitz von der Stony Brook University leitete eine umfassende Auswertung der Daten aus Perseverance's Instrumentensuite. Das Team berichtet, dass die Zusammensetzung und räumliche Anordnung der Minerale in den sogenannten „leopard-spot“-Flecken am besten durch Redox-Zyklen erklärbar sind — wiederholte chemische Reaktionen, bei denen Elektronen zwischen Eisen, Schwefel und organischem Kohlenstoff übertragen werden. Auf der Erde werden solche Redox-Prozesse in Sedimenten häufig von mikrobiellen Stoffwechselvorgängen angetrieben: Mikroben verbrauchen organischen Kohlenstoff und nutzen oxidiertes Eisen oder Sulfat als Elektronenakzeptoren, wobei charakteristische Mineralparagenesen entstehen.
Die Proben aus Bright Angel enthalten mehrere Komponenten, die eine biologische Interpretation wahrscheinlicher machen. Die Instrumente detektierten kohlenstoffreiche organische Verbindungen, zahlreiche Tonminerale als Hinweis auf vergangenes Wasser, Calciumsulfatschichten, getrennt durch Hämatitnähte, sowie punktuelle Konzentrationen von Eisenphosphat und Eisensulfid — Mineralien, die wahrscheinlich Vivianit und Greigit sind. Phosphate sind zentral für die Biologie auf der Erde, während Vivianit und Greigit sowohl bei mikrobiellen Eisen- und Sulfatumsätzen als auch durch abiotische Redox-Reaktionen entstehen können.
Warum die Anordnung der Minerale wichtig ist: biologische vs. abiotische Prozesse unterscheiden
Das Vorhandensein organischer Substanz auf dem Mars ist für sich genommen kein eindeutiges Lebenszeichen; auch abiotische Reaktionen können organische Verbindungen bilden. Was die Befunde aus der Bright-Angel-Formation hervorhebt, ist die Kombination mehrerer potenzieller Biosignaturen: Organische Verbindungen plus tonreiche Sedimente plus segregierte Mineraladern und die spezifische Eisen‑Schwefel‑Phosphor‑Chemie, die in diskreten Punkten konzentriert ist.
Hurowitz und Kolleginnen und Kollegen modellierten sowohl biologische als auch abiotische Pfade zur Bildung der beobachteten Mineralogie. Sie identifizierten zwar einen abiotischen Weg, der Sulfat zu Sulfid reduzieren und ähnliche Sulfid‑ und Phosphatphasen erzeugen kann, aber nur unter extremen Bedingungen — entweder sehr niedrigem pH (starke Säure) oder hohen Temperaturen im Bereich von 150–200 °C — und über geologisch lange Zeiträume. Die Bright-Angel-Gesteine zeigen keine unabhängigen Hinweise auf eine solche intensive Hitzeeinwirkung oder starke Versauerung, was die abiotische Erklärung erschwert.
Wie der Geobiologe Michael Tice von der Texas A&M University anmerkt, ist es nicht allein die Identität der Minerale, sondern ihre mikroskalige Anordnung und Koinzidenz, die die Redox‑Zyklus‑Interpretation plausibel macht. Auf der Erde produzieren mikrobielle Gemeinschaften in sedimentären Umgebungen häufig genau diese Texturen und Mineral‑Kombinationen, während sie organischen Kohlenstoff metabolisieren.
Missioneller Kontext und Grenzen: warum die Probenrückführung zählt
Perseverance ist mit einer leistungsfähigen und komplementären Instrumentenausstattung ausgestattet — Kameras, Spektrometer und chemische Analysatoren — mit denen Gesteine in situ charakterisiert werden können. Diese Werkzeuge erreichen jedoch nicht die volle analytische Bandbreite moderner irdischer Labore. Entscheidend für den Nachweis von Mikrofossilien, isotopenfraktionellen Mustern, molekularen Biomarkern und nanoskaligen Mineralgefügen sind zurückgeführte Proben.
Perseverance sammelt und lagert Gesteinskernproben für eine zukünftige Mars Sample Return-Kampagne. Bis diese Proben die Erde erreichen, bleiben die Bright‑Angel‑Ergebnisse überzeugend, aber nicht endgültig. Das Forschungsteam fordert gezielte Laborversuche auf der Erde, um sowohl mikrobielle als auch abiotische Redox‑Pfade unter marsähnlichen Temperaturen, Drücken und Chemien zu testen, um ferngestützte Daten besser zu interpretieren und Analyseprotokolle für zurückgeführtes Material vorzubereiten.
Wesentliche wissenschaftliche Implikationen
- Wenn mikrobielle Redox‑Zyklen die Bright‑Angel‑Mineralogie erzeugt haben, würde das anzeigen, dass der frühe Mars Energiegradienten, Wasser und essentielle Nährstoffe in ausreichendem Maße bot, um lebensähnliche Stoffwechselvorgänge zu unterstützen.
- Der Nachweis von phosphatreichen und Eisen‑Schwefel‑Mineralen, die zusammen mit organischen Stoffen vorkommen, würde wichtige biogeochemische Prozesse widerspiegeln, die Leben in irdischen Sedimenten erhalten.
- Eine biologische Herkunft würde die These stützen, dass habitale Umgebungen und potenziell Leben an mehreren Orten im frühen Mars vorhanden gewesen sein könnten.
Zugehörige Technologien und zukünftige Perspektiven
Eine endgültige Bestätigung hängt von Mars Sample Return‑Architekturen, hochauflösenden Massenspektrometern, Isotopenanalysatoren, Elektronenmikroskopen und anderen laborfähigen Instrumenten auf der Erde ab. Parallele Laborsimulationen und terrestrische Analogstudien (zum Beispiel sedimentäre Systeme, in denen Eisen‑ und Schwefelkreisläufe ablaufen) werden die Interpretationsrahmen und Suchstrategien für Biosignaturen auf dem Mars und anderen Himmelskörpern verfeinern.
Expertinneneinschätzung
Dr. Elena Martínez, eine Astrobiologin und Planetenchemikerin, die nicht an der Studie beteiligt war, sagt: "Die Bright‑Angel‑Daten sind spannend, weil sie mehrere Evidenzlinien kombinieren, die zusammen aussagekräftiger für biologische Aktivität sind als jede einzelne Beobachtung allein. Die Mineraltexturen und die räumliche Konzentration von Phosphaten mit Eisensulfiden sind besonders provokativ. Trotzdem müssen wir vorsichtig sein: Der Mars kann uns mit unerwarteten abiotischen Chemien überraschen. Der nächste entscheidende Schritt ist die unmittelbare Analyse der zurückgeführten Kerne mit Instrumenten, die Mikrofossilien und isotopen Muster im Submikronbereich nachweisen können."
"Perseverance hat genau das getan, was ein hervorragender robotischer Entdecker tun sollte: die vielversprechendsten Proben identifizieren und für eine definitive Laboruntersuchung sichern", fügt Martínez hinzu.
Fazit
Die Bright‑Angel‑Formation im Jezero‑Krater zeigte mineralogische und chemische Muster, die stark an Eisen‑Schwefel‑Organik‑Interaktionen erinnern, wie sie durch mikrobielle Stoffwechselvorgänge auf der Erde entstehen. Während rigorose Modellierungen zeigen, dass einige abiotische Pfade Teile dieses Signals erklären könnten, erfordern diese Szenarien Bedingungen, für die es in den Gesteinen keine unabhängigen Hinweise gibt. Solange die von Perseverance zwischengelagerten Proben nicht zur Erde zurückgebracht und mit laborfähiger Instrumentierung untersucht sind, bleiben die Befunde der bisher stärkste aus der Ferne erhaltene Hinweis darauf, dass der urzeitliche Mars mikrobiell vermittelte Redox‑Prozesse beherbergt haben könnte. Die Entdeckung schärft die Prioritäten für Mars Sample Return und für Laborversuche, die darauf abzielen, biologische von abiotischen Redox‑Signaturen auf anderen Welten zu unterscheiden.
Quelle: sciencealert
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