Der Mars war in seiner Frühzeit der Erde relativ ähnlich: Er besaß Seen, Flüsse und vielleicht sogar einen Ozean und sein Klima war weit milder als heute. Theoretisch könnte daher auch auf unserem kühleren Nachbarplaneten einst einfaches Leben, beispielswiese in Form von Mikroben, entstanden sein. Um herauszufinden, ob dies der Fall war, hat die NASA gleich zwei „rollende Chemielabore“ auf den Roten Planeten geschickt: den 2012 im Gale Krater gelandeten Mars-Rover Curiosity und den seit 2021 im Jezero Krater aktiven Mars-Rover Perseverance. Beide Rover sind mit verschiedenen Analyse-Instrumenten und Reaktionskammern ausgerüstet, mit denen sie Staub- und Gesteinsproben chemisch untersuchen können. Beide Rover wurden fündig: Sie haben bereits verschiedene organische Moleküle auf dem Mars nachgewiesen, darunter Chlorbenzol, Naphtalin, Thiophen und Dimethylsulfat. Auch bis zu zwölf Kohlenstoffatome lange Kohlenwasserstoffketten waren darunter.
Jede Menge aromatische Kohlenwasserstoffe
Jetzt hat der Curiosity-Rover mithilfe eines speziellen Experiments weitere organische Molekülvarianten nachgewiesen. Das Instrument
SAM, kurz für Sample Analysis at Mars, kann in einer speziellen Reaktionskammer komplexe Moleküle aus dem Marsmaterial mithilfe des Lösungsmittels Tetramethylammonium-Hydroxid (TMAH) in kleinere, gasförmige Verbindungen zerlegen. Diese werden dann von einem Gaschromatografie-Massenspektrometer (GC-MS) angesaugt und auf ihre Bestandteile hin analysiert. Weil der Rover nur zwei Portionen des Lösungsmittels mit an Bord hat, muss die NASA sorgfältig auswählen, welche Proben er diesem Experiment unterzieht. Im Jahr 2020 fiel die Wahl auf die Glen Torridon Region im Gale Krater – eine tonhaltige Sandsteinformation, die durch Ablagerungen eines urzeitlichen Marssees gebildet wurde.
Jetzt liegen die Ergebnisse dieser Analyse vor. „Die resultierenden Moleküle sind Produkte des ersten Thermochemolyse-Experiments, das in situ auf einem anderen planetaren Himmelskörper durchgeführt wurde“, berichten Amy Williams von der University of Florida und ihre Kollegen. Insgesamt hat das SAM-Experiment mehr als 20 verschiedene organische Moleküle aus der Probe nachgewiesen. Darunter sind ringförmige Kohlenwasserstoffe wie Trimethylbenzol, Methylbenzol, Naphtalen und weitere Ringmoleküle mit verschiedenen Anhängen. „16 Peaks im Gaschromatographen ließen sich nicht eindeutig identifizieren“, berichten die Forschenden. Aus dem Molekülgewicht und den Elementbestandteilen schließen sie aber, dass es sich um weitere Varianten von Kohlenwasserstoffverbindungen mit einem oder zwei Ringen handelt. Einige dieser Moleküle legen nahe, dass in der von Curiosity untersuchten Probe ursprünglich noch komplexere organische Verbindungen enthalten waren. „Die methylierten Benzol- und Naphtalenverbindungen deuteen darauf hin, dass eine größere makromolekulare Struktur durch die TMAH-Thermochemolyse aufgebrochen worden ist“, schreiben Williams und ihr Team.
„Fundamentaler Bestandteil astrobiologisch relevanter Moleküle“
Besonders spannend ist jedoch ein als Peak 22 in den Analysekurven detektiertes Molekül, wie die Forschenden erklären. Denn dabei könnte es sich um ein heterozyklisches Amin aus der Gruppe der Indole handeln. Diese aromatischen Kohlenwasserstoffe bestehen aus zwei verbundenen Ringen, bei denen Stickstoffatome Teil der Ringstruktur sind. Einige weitere Peaks in den SAM-Analysen könnten ebenfalls von solchen stickstoffhaltigen Heterozyklen stammen. „Dies ist eine aufregende Möglichkeit, denn Stickstoff-Heterozyklen sind fundamentale Bestandteile astrobiologisch relevanter Moleküle wie der Nukleinsäuren“, erklären Williams und ihre Kollegen. Ebenfalls neu für den Mars ist der Nachweis von Benzothiophen, einem schwefelhaltigen Doppelring-Molekül. „Benzothiophen ist ein bekannter Bestandteil von kohlenstoffhaltigen Makromolekülen aus Meteoriten“, schreibt das Team. Die Substanz könnte demnach mit Meteoriten auf den frühen Mars gelangt sein – möglicherweise als Teil chemischer Lebensbausteine. „Sein Nachweis repräsentiert das größte nichtzerlegte aromatische Molekül, das bisher auf dem Mars entdeckt wurde“, so die Forschenden.
Was aber bedeuten diese Nachweise nun für den Mars und seine potenziell lebensfreundliche Vergangenheit? Nach Ansicht der Forschenden zeigen diese Funde zwei Dinge: Zum einen belegen sie, dass es auf dem Mars auch komplexere organische Verbindungen gibt – und dass sie womöglich aus noch größeren Makromolekülen hervorgegangen sind. „Wir könnten hier organisches Material sehen, das 3,5 Milliarden Jahre lang auf dem Mars erhalten geblieben ist – trotz geologischer Umwandlungsprozesse und harter Strahlung“, sagt Williams. „Das demonstriert, dass es möglich sein könnte, nach Beweisen für vergangenes Leben in Form von organischen Relikten zu suchen.“ Ob allerdings die jetzt nachgewiesenen Moleküle biologisch entstanden sind oder geochemisch, lässt sich allein auf Basis der SAM-Analysen nicht feststellen, wie die Forschenden erklären. Das könnten erst die Proben zeigen, die der Perseverance-Rover gesammelt hat und die in einer künftigen Marsmission zur Erde zurückgebracht werden sollen.
Quelle: Amy Williams (University of Florida, Gainesville) et al., Nature Communications, doi: 10.1038/s41467-026-70656-0
