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Mars News

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Expeditionen zum Mars könnten die Suche nach außerirdischem Leben stören
Elon Musk will Menschen zum Roten Planeten schicken. Doch schon die Anwesenheit unserer Roboterfahrzeuge birgt die Gefahr, dass der Mars mit Mikroben verseucht wird.

Von Mark Strauss

VERÖFFENTLICHT: 25. SEPTEMBER 2016

Vor 19 Jahren feierte Amerika seinen Unabhängigkeitstag mit der Landung Tausender Eindringlinge auf der Oberfläche des Mars.

Am 4. Juli 1997 setzte die Mars-Landeeinheit Pathfinder auf der Mars-Tiefebene Chryse Planitia auf. Im Gepäck hatte es den kleinen Rover „Sojourner“ – und unzählige blinde Passagiere in Form von Mikroben.

Ist es irgendeiner dieser Mikroben gelungen, zu überleben und sich zu reproduzieren? Konnte sie sich als erste irdische Siedlerin auf einem fernen Himmelskörper etablieren? Ein solcher Vorgang sei sehr unwahrscheinlich, wurden Kritiker damals von der NASA beruhigt. Die NASA verwies auf die Meinung vieler Wissenschaftler, es sei „schwierig, Leben auf dem Mars zu erhalten und zu kultivieren“.

Diese Sichtweise vertritt sie bis heute. In den Jahren seit der Landung von Pathfinder haben Wissenschaftler mehr als ein Dutzend Faktoren von Strahlung bis zu Bodengiften gefunden, die den Mars zu einer Todesfalle für die meisten irdischen Organismen machen.

Aber wie Jurassic Park eindrucksvoll gezeigt hat, findet das Leben oft ungewöhnliche Wege. Biologen haben auf der Erde viele Arten von Organismen entdeckt, die in extremen Umgebungen überleben können, zum Beispiel in der gefrorenen arktischen Tundra und in Trockenwüsten. Andere Marssonden und Rover haben auf dem Roten Planeten Bereiche gefunden, die von der NASA inzwischen als Sonderregionen eingestuft werden, weil die Umgebungsbedingungen für das Wachstum robuster Mikroorganismen ausreichen könnten.

Am 27. September wird nun SpaceX-Chef Elon Musk auf einer globalen Weltraumkonferenz in Mexiko seine Pläne verkünden, mit denen er Menschen zum Mars senden will. Die Vorfreude auf seine erwarteten Ankündigungen wird von einem Dilemma überschattet: Die Sonderregionen, in denen eine menschliche Besiedelung am ehesten gelingen könnte, sind gleichzeitig die Gebiete, in denen die Wahrscheinlichkeit am höchsten ist, Anzeichen für indigenes Leben auf dem Mars zu finden. Das bedeutet, dass wir möglicherweise unsere Chancen auf die Entdeckung außerirdischer Organismen gerade dadurch zerstören, dass wir nach ihnen suchen – solange wir nicht sehr, sehr vorsichtig sind. (Siehe auch „SpaceX will 2018 ein Raumschiff zum Mars senden“.)

„Es ist so, als ob man am helllichten Tag nach Sternen am Himmel sucht“, sagt Catharine Conley von der NASA. „Wenn man Mars-Lebensformen finden will, muss man alle Signale von Lebensformen der Erde ausblenden.“

Conley leitet die NASA-Abteilung für planetaren Schutz. Deren Aufgabe ist es, die Freisetzung außerirdischer Organismen im Ökosystem der Erde zu verhindern und umgekehrt dafür zu sorgen, dass Menschen nicht unbeabsichtigt andere Planeten mit irdischem Leben verseuchen.

Wissenschaftler machen sich schon seit dem Beginn des Raumfahrtzeitalters Sorgen über den planetaren Schutz.

Die Befürworter des planetaren Schutzes stützen ihre Bedenken auf unzählige historische Beispiele. Im 14. Jahrhundert brachten Schiffe aus Asien den „Schwarzen Tod“ nach Europa. Überträger waren damals Ratten, deren Fellflöhe zu Menschen übersprangen. Jahre später brachten europäische Entdecker mehr als zwei Dutzend Krankheiten auf den amerikanischen Kontinent und dezimierten so die einheimische Bevölkerung. In den letzten Jahrzehnten haben mehrere invasive Arten gezeigt, dass selbst eine einzelne Pflanzen- oder Tierart ein komplettes Ökosystem zerstören kann.

„Wenn wir jemals biologisch relevante Erkenntnisse auf anderen Planeten gewinnen wollen, müssen wir das schon jetzt planen, solange es noch möglich ist, die notwendigen biologischen Vorsichtsmaßnahmen zu ergreifen“, schrieb Wolf Vishniac bereits 1964 in einem Leitartikel des Wissenschaftsmagazins Science.

Zum Glück wurden Maßnahmen zum planetaren Schutz inzwischen als internationales Recht vereinbart. Der von allen Raumfahrtnationen ratifizierte Weltraumvertrag von 1967 verpflichtet die beteiligten Länder, gefährliche Kontaminationen auf dem Mond und auf anderen Himmelskörpern zu vermeiden.

Raumschiffe werden „gebacken“

Auf der Grundlage dieses Vertrages hat der internationale Ausschuss für Weltraumforschung Richtlinien zum Sterilisieren von Raumschiffen entwickelt.

Es ist praktisch unmöglich, ein Raumschiff zu bauen und zu starten, das vollständig frei von Mikroben ist. Die NASA hat aber einen mehrstufigen Ansatz entwickelt, um Mikroben so gut wie möglich zu bekämpfen.

Workers in the Spacecraft Assembly and Encapsulation Facility-2 at NASA's Jet Propulsion Laboratory are covered from head to toe except for their eyes to reduce contamination of the Mars Sojourner rover. PHOTOGRAPH COURTESY NASA
Arbeiter in einer Montagehalle des Jet Propulsion Laboratory der NASA tragen Schutzanzüge, um die Kontamination des Mars-Rovers Sojourner möglichst gering zu halten. BILD MIT FREUNDLICHER GENEHMIGUNG DER NASA

Für alle Raumschiffkomponenten gilt bei der NASA eine Obergrenze von 500.000 Bakteriensporen – ungefähr ein Zehntel der Menge, die in einem Teelöffel Salzwasser zu finden ist. Für Ausrüstungsgegenstände, die sicher auf dem Mars landen sollen, zum Beispiel für Rover, gilt eine Obergrenze von 300.000 Sporen auf den exponierten Oberflächen.

Die Komponenten des Curiosity-Rovers, der im August 2014 auf dem Mars landete, wurden alle in einem Reinraum montiert und routinemäßig mit Alkohol abgerieben. Alle hitzebeständigen Teile wurden 144 Stunden lang bei Temperaturen zwischen 110 und 146 Grad Celsius „gebacken“. Die NASA konstruierte außerdem den Hitzeschild der Curiosity so, dass es beim Durchfliegen der Marsatmosphäre heiß genug wurde, um die meisten mitgebrachten Sporen zu töten.

Dank dieser und anderer Maßnahmen war es möglich, die Sporenzahl auf der Hardware des Curiosity-Rovers auf 56.400 zu reduzieren. (Zu den Ergebnissen der vierjährigen Marsexpedition der Curiosity gehören unglaubliche Bildaufnahmen.)

Als zusätzliche Vorsichtsmaßnahme schloss die NASA diverse Sonderregionen von der Liste potenzieller Landeplätze aus, darunter die Marsgebiete, in denen es dicht unter der Oberfläche Eis gibt. Wäre die Curiosity in der Nähe gefrorenen Wassers abgestürzt, hätte das Ergebnis die direkte Bildung von Urschleim sein können: Wärme aus seiner Radionuklidbatterie hätte das Eis geschmolzen und eine warme, feuchte Umgebung geschaffen, in der Mikroben von der Erde hätte überleben können.

Um einen Rover in eine Sonderregion fahren zu lassen, hätte die NASA die Mission der Kategorie IVc zuordnen müssen. Dann wären die strengsten Sterilisierungsverfahren vorgeschrieben gewesen.

Vor dem Start wäre das Viking-Raumschiff in eine riesige „Auflaufform“ gesetzt und mehrere Tage lang auf 110 Grad Celsius erhitzt worden. Auch moderne und komplexe Landeeinheiten und Rover können laut Conley so konstruiert werden, dass sie solche Temperaturen aushalten.

„Die größten Herausforderungen bei Marsmissionen entstehen, wenn Planer und Konstrukteure anfangs keine Hitzetoleranzanforderungen berücksichtigen. Wenn solche Eigenschaften erst in späteren Entwicklungsphasen ergänzt werden, wird es sehr teuer“, sagt sie.

Wer überlebt?

Wir wissen, dass der Mars ein lebensfeindlicher Ort ist: Wissenschaftler haben auf dem Planeten 17 „biozid wirkende Faktoren“ identifiziert, die die meisten bekannten Mikroben töten oder zumindest deaktivieren können. Aufgrund der dünnen Atmosphäre und des Fehlens eines planetenweiten magnetischen Feldes ist auf diesem Planeten zum Beispiel Sonnenlicht eine tödliche Gefahr.

Die erbarmungslose ultraviolette Strahlung würde die meisten Mikroben auf der Oberfläche einer Landeeinheit oder eines Rovers innerhalb weniger Stunden töten. Selbst Keime auf der Unterseite des Rovers, die vor direktem Sonnenlicht geschützt sind, würden innerhalb der nächsten 50 bis 100 Tage nach und nach absterben, weil sie UV-Licht ausgesetzt sind, das von der Oberfläche des Planeten reflektiert wird.

Doch nicht alle Mikroben wären dem Tod geweiht. Ein kleiner Anteil könnte die tödliche Strahlung unter geeigneten Bedingungen überstehen, verrät Andrew Schuerger, Astrobiologe an der University of Florida, dessen Labor direkt neben dem Kennedy Space Center steht.

„Wenn ein Teil der Bakterienmischung durch Farbe oder von der Montage übrig gebliebene Reinigungsflüssigkeit überdeckt ist, erhalten die betreffenden Bakterien einen gewissen Schutz“, erklärt er. Ein Rover könnte dann lebensfähige Sporen an Orten verlieren, an denen sie sich festsetzen können, zum Beispiel unter einer Schutzschicht aus Schlamm.

„Es braucht weniger als einen halben Millimeter sehr feinkörnigen Staub, um die UV-Strahlung vollständig abzuschirmen“, ergänzt Schuerger.

2013 testeten er und seine Kollegen 26 Bakterienarten, die häufig an Raumschiffen gefunden werden. Sie inkubierten sie in einer Kammer, in der biozidal wirkende Faktoren simuliert wurden, die überall auf dem Roten Planeten vorkommen: niedrige Temperaturen und geringer Atmosphärendruck sowie eine Kohlendioxid-Atmosphäre.

Von den 26 getesteten Spezies war eine in der Lage, sich zu reproduzieren und zu wachsen: Serratia liquefaciens, ein Bakterium, das häufig auf menschlicher Haut und Pflanzen und sogar in Käse gefunden wird.

Schuerger glaubt, dass bei S. liquefaciens unter geringem Luftdruck spezielle Gene aktiviert werden, die einen biologischen Mechanismus in Gang setzen, der das weitere Wachstum des Organismus ermöglicht. Sein Labor hat das Bakteriengenom sequenziert und veröffentlicht und die weltweite Forschergemeinde um Unterstützung bei der Untersuchung des Mechanismus gebeten.

Durstlöscher

Schuergers Team untersucht auch die Reaktionen von Organismen auf weitere biozidal wirkende Faktoren. Zurzeit arbeiten sie mit simuliertem Marsboden, der teilweise reich an salzigen Mineralien ist. Die gefundenen Salze sind einerseits faszinierend, andererseits bereiten sie den Wissenschaftlern Sorgen, weil sie auf der eigentlich sterilen Marsoberfläche flüssiges Wasser entstehen lassen.

2009 waren NASA-Wissenschaftler sprachlos, als sie plötzlich Wassertropfen am Bein des Phoenix-Landers entdeckten, der in der Nähe der nördlichen vereisten Polarkappe gelandet war. Später fanden Forscher heraus, dass Kalzium-Perchlorat – ein auf dem Mars vorkommender Salztyp – Eis bei Berührung zum Schmelzen bringt.

Und weil Brackwasser einen niedrigeren Gefrierpunkt hat als klares Wasser, könnte es in den warmen Jahreszeiten auf dem Mars in flüssiger Form vorkommen. Denn dann liegen die Temperaturen über minus 23 Grad Celsius. Im letzten September wurden auf Aufnahmen des Mars-Orbiters Reconnaissance der NASA Hinweise darauf gefunden, dass dunkle Streifen, die auch als wiederkehrende Abhanglinien bezeichnet werden, durch flüssiges Salzwasser erzeugt werden, das in bestimmten Bereichen des Roten Planeten an steilen Kraterwänden herabfließt.

NASA's Mars Curiosity rover, seen here in a "self-portait" taken on the Martian surface, has been exploring Gale Crater, thought to have been a wet place in the distant past. But there are signs that the crater also has a watery present: Curiosity may need to change course to avoid dark streaks known as recurring slope lineae, like the ones seen here inside Mars's Hale Crater, thought to be created as briny water oozes down steep slopes. PHOTOGRAPH BY NASA/JPL-CALTECH/MALIN SPACE SCIENCE SYSTEMS
Der Mars-Rover Curiosity der NASA, hier in einem „Selbstporträt“ auf der Marsoberfläche zu sehen, hat den Gale-Krater untersucht, der vermutlich vor langer Zeit ein Wasserreservoir war. Es gibt jedoch auch Anzeichen, dass dort in der Gegenwart Wasser vorhanden sein könnte. Die sogenannten „wiederkehrenden Abhanglinien“ könnten Anzeichen für Brackwasser sein. BILD: NASA/JPL-CALTECH/MALIN SPACE SCIENCE SYSTEMS

Anfang September gaben NASA-Wissenschaftler bekannt, dass sie möglicherweise den Kurs des Curiosity-Rovers ändern, weil beim Befahren des Berges Aeolis Mons im kommenden Monat die Gefahr einer Kontamination der wasserführenden „wiederkehrenden Abhanglinien“ bestehe.

In Bezug auf den planetaren Schutz macht sich Conley auch Sorgen um terrestrische Organismen, die Wasser aus der Luft aufnehmen können.

Außerdem warnt sie, dass die Verunreinigung von Mars-Wasservorkommen mit Erdmikroben schwerwiegende Probleme für Siedler verursachen könnte.

Wenn eine zukünftige Mission zum Beispiel bestimmte Bakterienarten einschleppt, die bei Berührung mit Wasser Kalzit produzieren, könnten nachfolgende Entdecker laut Conley statt der erwarteten wasserführenden Schichten Zement vorfinden.

Übervorsichtig?

Selbst wenn es uns gelingt, den Mars sauber zu halten, können wir wenig gegen Kontaminationen tun, die von Menschen verursacht werden, die den Planeten betreten. „Fehler passieren, Wasser wird verschüttet, Dinge gehen kaputt“, sagt Conley.

Die Planetary Society unter dem Vorsitz von Bill Nye glaubt, dass es voreilig wäre, Menschen auf dem Mars abzusetzen, bevor eine gründliche Suche nach Leben begonnen hat. Deshalb unterstützt die Organisation den Grundsatz „Zuerst in den Orbit“.

„Wenn wir mit unseren schmutzigen Körpern im Weltall bleiben und von dort aus sterile Roboter auf der Oberfläche fernsteuern, könnten wir irreversible Kontaminationen des Mars verhindern. Und uns so etwas länger die Chance auf eine Antwort auf die Frage bewahren, ob wir im Sonnensystem allein sind“, schreibt Emily Lakdawalla in ihrem Blog für die Planetary Society.

Andere Kritiker vertreten dagegen die Meinung, dass der planetare Schutz ein kostspieliges und unnötiges Unterfangen ist.

Im Magazin Nature Geoscience schrieben ein Astronom der Cornell University und ein Umweltforscher der Washington State University, dass wahrscheinlich schon vor Millionen oder gar Milliarden Jahren terrestrische Lebensformen durch Meteoriten von der Erde zum Mars transportiert wurden.

„Deshalb ist es zu spät, den Mars vor terrestrischem Leben zu schützen, und wir können ohne Risiken die planetaren Schutzrichtlinien lockern“, schreiben die Wissenschaftler.

Für Conley ist die Möglichkeit eines Austauschs von Organismen über Meteore sogar ein besonders starkes Argument dafür, Verunreinigungen des Mars zu vermeiden.

„Wenn die Mars-Lebewesen mit Erd-Lebewesen verwandt sind, wird es schwieriger und noch wichtiger, die Kontamination mit irdischen Lebensformen zu vermeiden“, argumentiert sie. „Wenn die Lebensformen vollkommen verschieden sind, lassen sie sich leicht unterscheiden. Wenn sie aber miteinander verwandt sind und wir das Leben auf dem Mars studieren wollen, müssen wir absolut sicher gehen, dass wir keine heutigen Lebensformen von der Erde einschleppen.“

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