Aufnahme der Raumsonde Cassini, die den Saturnmond Enceladus überpfliegt. Dort steigen Fontänen aus Wassereis über der Mondoberfläche auf Bildrechte: NASA/JPL/Space Science Institute

Astrobiologie Bausteine des Lebens im Sonnensystem – Universität Leipzig testet Technik für die Suche

29. Dezember 2022, 11:02 Uhr

Zukünftige Raumsonden können mit Technik ausgestattet werden, die nach den Bausteinen für Leben in unserem Sonnensystem suchen kann. Ein internationales Forschungsteam, unter anderem auch von der Universität Leipzig, hat herausgefunden, wie sie DNA oder bakterielle Bestandteile auf fremden Welten entdecken können.

von Patrick Klapetz

Wie ist das Leben in unserem Sonnensystem entstanden? Gibt es nur auf der Erde Leben? Forschende unter anderem von der Universität Leipzig könnten dazu beitragen, dass diese Fragen beantwortet werden. In einer kürzlich veröffentlichten Studie im Fachmagazin Astrobiology haben sie eine Möglichkeit beschrieben, mit der nach fremden bakteriellen Bestandteilen, DNA oder Lipide (größtenteils oder komplett wasserunlösliche Naturstoffe wie Fette oder Wachse) auf Eismonden gesucht werden kann.

Unter den dicken Eisschichten von Monden wie Europa (Jupiter), Triton (Neptun) oder Enceladus (Saturn) sollen sich riesige Ozeane befinden. Wie auf der Erde, gibt es auch auf diesen Monden Geysire. Jedoch sind es dort eisige kryovulkanische Geysire, die sich nur bei sehr niedrigen Temperaturen und Dauerfrostboden bilden. Auf dem Saturnmond Enceladus spucken sie Gas und Material in den Weltraum, das größtenteils aus winzigen Eiskörnern besteht. Es stammt aus dem Wassermeer tief unterhalb der gefrorenen Oberfläche des Eismondes.

Größenvergleich des Saturnmondes Enceladus mit einer Karte der Nordsee und England. Enceladus füllt die Fläche zwischen England und Skandinavien aus. Bildrechte: NASA/JPL/Space Science Institute

Einfangen von Eiskörnern und Erkennen von biologischen Fingerabdrücken

Wenn Raumsonden mit einem Stoßionisations-Massenspektrometer ausgestattet sind, könnte dies Hinweise auf Bausteine des Lebens auf fremden Welten bieten. Mit dem Instrument könnten während eines Vorbeifluges Proben von Eiskörnern genommen werden, die sich aus unterirdischem Wasser gebildet haben und von diesen Monden ausgestoßen worden sind.

Die Forschenden haben das salzige Ozeanwasser auf Monden wie Enceladus und Europa in einem Experiment simuliert. In ihrer Studie untersuchten sie zwei verschiedene Bakterienarten. Dabei stellten sie fest, dass sich einige der untersuchten Biomoleküle deutlich voneinander unterschieden. Je nach Bakterienart hatten diese unterschiedliche biologische Fingerabdrücke in den Massenspektren hinterlassen.

"Dadurch können wir nicht nur bakterielle Bestandteile auf außerirdischen Meereswelten identifizieren, sondern auch verschiedene Bakterienarten voneinander unterscheiden", erklärt Bernd Abel vom Institut für Technische Chemie der Universität Leipzig. Er ist einer der Hauptautoren der Studie.

Aufnahme des Saturnmondes Enceladus durch die Cassini Raumsonde Bildrechte: NASA, ESA, JPL, SSI, Cassini Imaging Team

Zudem erklärt Abel, dass sie das Vorhandensein von DNA, Lipiden und metabolischen Zwischenprodukten dieser Bakterien sogar dann nachweisen können, "wenn die Biomoleküle in nur wenigen Eiskörnern in sehr geringen Konzentrationen vorhanden wären". Jedoch nimmt die Empfindlichkeit für die Biosignaturen ab, je salzhaltiger die Probe ist.

Solange Raumsonden mit Massenspektrometern ausgestattet sind, können sie in Zukunft auch nach Bausteinen des Lebens auf fremden Welten suchen. Die Raumsonde "Europa Clipper" der amerikanischen Raumfahrtbehörde Nasa ist beispielsweise mit dem Massenspektrometer "Surface Dust Analyzer“ (Suda, engl. Oberflächenstaub-Analysator) ausgestattet. Die Mission soll 2024 zum Jupitermond Europa aufbrechen, auf dem ähnliche Geysir-Prozesse wie auf Enceladus ablaufen sollen.

Ob diese Technik tatsächlich Bausteine des Lebens finden wird, hängt auch davon ab, ob sie in Ozeanen von Eismonden wie Enceladus vorhanden sind.

Uni Leipzig forscht gemeinsam mit der Nasa

Neben Forschenden der Universität Leipzig waren auch Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Jet Propulsion Laboratory der Nasa (Kalifornien, USA), der Freien Universität Berlin, der Universität Zürich und der Open University in Milton Keynes (Großbritannien) an der Studie beteiligt.

Studie

Zur Studie vom 29. November 2022 aus dem Fachmagazin Astrobiology: "Toward Detecting Biosignatures of DNA, Lipids, and Metabolic Intermediates from Bacteria in Ice Grains Emitted by Enceladus and Europa" (engl. "Auf dem Weg zum Nachweis von Biosignaturen von DNA, Lipiden und metabolischen Zwischenprodukten von Bakterien in Eiskörnern von Enceladus und Europa").