Algen und Pilze auf dem Mars?

Im Prinzip kann jede Struktur, die von Lebewesen gebildet wurde, auch durch einen rein physikalischen oder geochemischen Prozess entstanden sein. Wahrscheinlich sind einige solcher Prozesse sogar unbekannt, wenn sie auf einem fremden Planeten mit ganz anderen Umweltbedingungen stattfinden. Doch der Mars ist inzwischen recht gut erforscht. Vor vier Milliarden Jahren gab es dort wohl Seen, Flüsse und im Norden sogar einen Ozean. Noch heute könnten unter der Oberfläche miteinander verbundene Wassersysteme existieren, erwärmt vielleicht durch vulkanische Aktivität. Und im Mars-Boden stecken beträchtliche Mengen an Wassereis. Allerdings hat der Mars nur eine dünne Atmosphäre, seine Oberfläche ist meistens extrem trocken und kalt sowie fast schutzlos der ultravioletten Sonnenstrahlung ausgesetzt.

Dass es auf dem Mars organische Moleküle – also Kohlenstoff-Verbindungen – gibt, vermutlich sogar Makromoleküle, gehört zu den wichtigsten Entdeckungen dort in den letzten Jahren. Der Nachweis stammt vom Rover Curiosity im Gale-Krater. Er nahm Proben aus dem 3,5 Milliarden Jahre alten, aus Schlamm entstandenen Sedimentgestein. Jennifer L. Eigenbrode vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland, und ihr Team berichteten im Juni 2018 vom Nachweis diverser Kohlenwasserstoffe. Die Wissenschaftler schließen nicht aus, dass es sich um die Reste einstiger Lebensformen handelt – und es vielleicht ein marsianisches Ökosystem gegeben hat.

Nachgewiesen wurde unter anderem Thiophen (C4H4S) – ein Fünfring aus vier Kohlenstoff- und einem Schwefel-Atom. Solche Moleküle kommen auf der Erde in Kohle und Erdöl vor. Sie sind auch in Stromatolithen nachweisbar sowie in zahlreichen Mikroben. Sie werden durch Sulfat-Reduktion in Stoffwechselprozessen gebildet, was selbst bei Mars-Temperaturen unter Null Grad Celsius funktionieren könnte.

„Es gibt Thiophen auch im Weißen Trüffel“, sagt Dirk Schulze-Makuch, der mit Jacob Heinz von der TU Berlin in der diesjährigen April-Ausgabe der Fachzeitschrift Astrobiology die Curiosity-Messungen diskutiert hat. Die beiden Forscher halten einen biogenen Ursprung für möglich, wollen abiotische Prozesse aber nicht ausschließen. So könnte sich Thiophen in Meteoriten gebildet haben und aus dem All auf den Mars gelangt sein. Es könnte auch durch thermochemische Sulfratreduktion bei über 120 Grad Celsius entstanden sein, und zwar vermutlich aus größeren Kohlenwasserstoffen bei der Pyrolyse (Erhitzung), die Curiosity für den Nachweis brauchte.

Mögliche Lebensspuren von Bakterien

Weiterhelfen soll schon bald der europäische Rover Rosalind Franklin, dessen Mars-Landung für 2023 geplant ist. Er hat ein Gerät namens MOMA an Bord (Mars Organic Molecule Analyser), um Kohlenwasserstoffe nichtdestruktiv zu analysieren. „Vielleicht kann der Rover größere organische Moleküle aufspüren, die uns verraten, ob die marsianischen Thiophene einen biologischen Ursprung haben oder nicht“, hoffen Schulze-Makuch und Heinz.

Der Nachweis der Kohlenwasserstoffe lässt auch die Experimente der Viking-Landesonden 1976 in neuem Licht erscheinen. Einige Messungen damals konnten als Lebensspuren interpretiert werden, wie es der beteiligte Forscher Gil Levin noch heute tut. Sie ließen sich im Hinblick auf die andersartigen Mars-Bedingungen aber auch abiotisch erklären. Das blieb kontrovers, doch der Viking-Wissenschaftler Gerald Soffen wies lebensfreundliche Deutungen stets mit dem Hinweis zurück: „Keine Körper, kein Leben!“ Soffen, nach dem inzwischen sogar ein Mars-Krater benannt wurde, ist vor 20 Jahren gestorben. Was würde er heute wohl sagen angesichts der organischen Moleküle, die einst Bestandteil eines lebendigen Körpers gewesen sein könnten?

Signaturen komplexer Organismen?

Bislang kaum Resonanz hatten zwei umfangreiche Studien, die der kalifornische Astrobiologe Rhawn Gabriel Joseph mit einem internationalen und interdisziplinären Kollegenteam im Frühjahr veröffentlicht hat. Zu unglaublich klingt die Botschaft: Der Mars sei vermutlich noch immer von Leben besiedelt – und nicht bloß von Bakterien, sondern auch von Algen, Flechten und Pilzen.

Die eine Studie basiert auf der Inspektion von Fotos des NASA-Rovers Opportunity. Er war am 25. Januar 2004 auf der äquatornahen Mars-Tiefebene Meridiani Planum im nur 22 Meter großen Eagle-Krater gelandet, in dem Temperaturen zwischen minus 73 und plus 20 Grad Celsius herrschen. Joseph und drei seiner Kollegen sind überzeugt, auf den Fotos Hunderte von pilz- oder flechtenartigen Strukturen auf und zwischen den Steinen ausgemacht zu haben – mit bis zu acht Millimeter langen, teils hohl wirkenden Stielen und bis zu sechs Millimeter großen sphärischen Kappen. Viele dieser Strukturen scheinen sich „kollektiv“ nach oben zu orientieren, als strebten sie dem Licht zu. Die Forscher spekulieren, dass es sich um Organismen handelt, die Photosynthese betreiben. Als Indiz dafür nennen sie die nachgewiesene saisonale Zunahme des sehr geringen Sauerstoff-Gehalts in der Mars-Atmosphäre – um rund 30 Prozent im Frühjahr und Sommer. Außerdem haben sie auf Fotos zwei Dutzend kleine kugelförmige Strukturen ausgemacht, die aus dem Untergrund zu wachsen scheinen, wobei sich elf innerhalb von drei Tagen vergrößert haben. Dabei könnte es sich um Fruchtkörper handeln, spekulieren die Forscher.

„Keine abiogenen Prozesse können dies erklären, und es gibt keine entsprechenden geologischen Formen auf der Erde“, schreiben Joseph und seine Kollegen. Da Verwitterung und Wind die Strukturen rasch zerstören würden, müssen sie jung sein. Dass es sich um Hämatit oder andere Mineralien handelt, wie früher vermutet wurde, halten die Forscher für ausgeschlossen. Daher können die Fotos die Hypothese, dass es auf dem Mars heute noch Leben gibt, zwar „nicht beweisen, aber unterstützen“, schreiben sie.

In der zweiten Studie geht es um den äquatorialen Gale-Krater, in dem der Rover Curiosity am 6. August 2012 gelandet war und seither mehr als 20.000 Fotos zur Erde gefunkt hat. Über 3000 davon haben Joseph und 13 Kollegen aus der Astro-, Geo- und Mikrobiologie, Botanik und Biophysik, darunter auch Vincenzo Rizzo, inspiziert. Auf fast 100 davon sehen sie Formen, die sie als gegenwärtige oder fossile Lebewesen interpretieren – ähnlich irdischen Algen, Flechten und mikrobiellen Matten. Längliche zelluläre Formen deuten sie als mineralisierte Fossilien von Cyanobakterien-Kolonien oder wurmartigen Vielzellern. Winzige kraterförmige Kegel erinnern an Ausgasungen wie bei der Atmung. Und die Wissenschaftler weisen auf sechs konzentrische, einige Dutzend Zentimeter große Strukturen hin, die den Stromatolithen im australischen Lake Thetis verblüffend ähneln.

Schwere Beweislast

„Man kann sich nicht allein darauf berufen, wie etwas aussieht. Eine morphologische Ähnlichkeit genügt nicht. Und die Behauptungen passen nicht zu dem, was wir über den frühen und gegenwärtigen Mars wissen“, kritisiert Schulze-Makuch. Algen und Pilze im irdischen Sinn wären eine hohe Entwicklungsstufe. Sie leben symbiotisch und ernähren sich von organischen Stoffen, die hauptsächlich von anderen Organismen stammen. Die von Joseph postulierten Algen und Pilze wären Vielzeller aus komplexen Zellen (Eukaryoten, nicht einfache Prokaryoten wie Bakterien), die es erst seit etwa zwei Milliarden Jahre auf der Erde gibt. Es müsste also eine lange Evolution auf dem Mars stattgefunden haben – „nicht unmöglich, aber schwer vorstellbar“, meint Schulze-Makuch.

„Außergewöhnliche Behauptungen erfordern außergewöhnliche Belege“, hatte der Astronom Carl Sagan stets betont. Für einen Nachweis von Leben auf dem Mars – einst oder heute – sind die wissenschaftlichen Ansprüche daher sehr hoch. Die Bedeutung einer solchen Entdeckung macht gute Argumente nötig: Indizien mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit. Und die können die bisherigen Daten, Interpretationen und Spekulationen nicht liefern.

Auch Dirk Schulze-Makuch ist trotz seines Enthusiasmus weiterhin skeptisch. Die Interpretation der Fotos von Joseph und seinen Kollegen überzeugt ihn nicht. Analysen mutmaßlicher Lebenssignaturen bei den Viking-Experimenten 1976 sowie in Mars-Meteoriten, die auf der Erde gefundenen wurden, hält er für „gute Studien mit handfesten Indizien“, aber nicht für zwingend. „Die Stromatolithen-Hypothese von Rizzo könnte ein ähnliches Schicksal haben wie die von Ernst Kalkowsky: Erst viel später – wahrscheinlich, wenn Menschen den Mars vor Ort erkunden – werden wir zu einem finalen Urteil kommen. Ich hoffe, dieses gibt Rizzo dann Recht.“

Und Sagans Diktum dreht er um: „Die außergewöhnliche Behauptung ist im Hinblick auf den Mars, dass dieser kein Leben besitzt und auch niemals welches besaß. Denn es ist schwer vorstellbar, dass der Mars immer steril war.“