Gibt es außerirdische Lebensformen unter dem Eis der Monde Enceladus oder Europa? Diese Frage könnte sich einfacher beantworten lassen, als bisher gedacht, berichten Forschende. Sogar in einzelnen Eispartikeln, die Eismonde aus ihrem flüssigen Inneren ausstoßen, könnten Sonden mögliche Lebensspuren detektieren, geht aus ihren Experimenten hervor. Bereits die technische Ausrüstung geplanter Missionen könnte demnach gute Möglichkeiten zur astrobiologischen Erforschung der geheimnisvollen Eismonde bieten, sagen die Wissenschaftler.
Sie gelten als vielversprechende Kandidaten bei der Suche nach außerirdischem Leben in unserem Sonnensystem: Der Saturnmond Enceladus und der Jupitermond Europa wirken zwar auf den ersten Blick wie tote Eiskugeln. Doch aus verschiedenen Studien geht mittlerweile deutlich hervor, dass es in ihrem Inneren potenzielle Lebensräume geben könnte. Demnach verbergen sich unter den dicken Eispanzern der beiden Monde Ozeane aus flüssigem Salzwasser. Erwärmt werden sie die durch Gravitationseffekte der Planeten Saturn beziehungsweise Jupiter. Vor dem Hintergrund der Entwicklung des irdischen Lebens erscheint es möglich, dass auch in diesen subglazialen Ozeanen Organismen entstanden sind. Doch lässt sich jemals klären, ob das der Fall ist?
Eisige Fontänen im Visier
Möglichkeiten dazu könnten Untersuchungen des Materials bieten, das aus Spalten im Eis der Monde ins All hinausgeschleudert wird. Teilweise handelt es sich dabei um gefrorenes Wasser, dass aus dem flüssigen Inneren stammt und durch thermodynamische Prozesse nach Außen gedrückt wird. Bei Europa gibt es bereits Hinweise auf solche Fontänen aus Wassereis und im Fall von Enceladus sind sie sogar schon nachgewiesen: Die Cassini-Mission der NASA, die 2017 den Saturnmond besuchte, hat nahezu parallele Risse auf seiner Oberfläche entdeckt. Aus ihnen strömen Gase und Eispartikel aus der flüssigen Tiefe des Mondes ins All. Der „Cosmic Dust Analyzer“ der Cassini-Sonde konnte auch bereits bestimmte Mineralien in diesem Material nachweisen, die für die Entstehung von Leben wichtig erscheinen.
Die nächste geplante Mission hat nun den Mond Europa zum Ziel: Die „Europa Clipper“-Raumsonde der NASA soll schon im Oktober 2024 zum Jupiter-System aufbrechen und dann nah an Europa vorbeifliegen. An Bord wird sich der „SUrface Dust Analyzer“ befinden, der bessere analytische Fähigkeiten als die bisher eingesetzten Instrumente besitzt. Das Konzept beruht dabei auf massenspektrometrischen Untersuchungen von eingefangenen Eisteilchen. Welches Potenzial zum Nachweis von Leben die Technik tatsächlich entfalten könnte, haben die Forschenden um Fabian Klenner von der University of Washington nun experimentell ausgelotet.
Um zu simulieren, wie die Sonde eingefangene Eispartikel analysieren wird, haben die Wissenschaftler sie zunächst experimentell nachgebildet. Dazu wurde ein dünner Wasserstrahl in eine Vakuumkammer injiziert. Er zerfällt dabei in winzige Tröpfchen, die Teilchen bilden, die den eingefangenen Partikeln bei Sondenmissionen entsprechen würden. Anschließend haben die Forschenden sie mit einem Laser beschossen. Die dadurch aufgeladenen Teilchen wurden anschließend in einem Massenspektrometer im Labor untersucht.
Als Modell für eine Lebensform, wie sie im Wasser von Eismonden vorkommen könnten, wählte das Team ein Bakterium, das in den Gewässern von Alaska vorkommt: Sphingopyxis alaskensis ist besonders klein, lebt in eisiger Umgebung und kommt mit wenig Nährstoffen aus. Derartige Mikroben könnten theoretisch in den Eismonden existieren, sagen die Forschenden. Bei den Experimenten wurden nun Partikel gebildet und untersucht, die ein Bakterium oder auch nur Bestandteile ihrer Zellen beinhalteten.
Potenzial für Lebens-Nachweise
Wie das Team berichtet, belegten ihre Analysen: Die für die künftigen Raumsonden vorgesehenen Instrumente könnten Lebens-typische Substanzen wie bestimmte Fettsäuren tatsächlich effektiv aufspüren. Selbst wenn nur ein Prozent der Bestandteile einer Zelle in einem Eiskorn mit 15 Mikrometer Durchmesser enthalten sind, lassen sich die bakteriellen Signaturen in den Analysedaten nachweisen, stellten die Forschenden fest. „Wir konnten dokumentieren, dass Zellmaterialien von Bakterien mit einem Massenspektrometer an Bord einer Raumsonde nachweisbar sind. Es könnte somit möglich sein, auf Eismonden winzige Lebensformen aufzuspüren, die denen ähneln, die wir von der Erde kennen“, resümiert Klenner. Dazu sagt Seniorautor Frank Postberg von der Freien Universität Berlin: „Mit Instrumenten wie dem SUrface Dust Analyzer auf der Raumsonde Europa Clipper der NASA könnte es einfacher sein als bisher gedacht, Leben oder Spuren davon auf eisigen Monden zu finden“.
Die Forschenden zeigen auch einen möglichen Mechanismus auf, wie die Lebensspuren in das Material der Fontänen gelangen könnten: Potenzielle Mikroben würden demnach vielleicht eine hauchdünne Schicht in den Bereichen von Rissen bilden, die mit der Oberfläche verbunden sind. Dort könnte der Druckunterschied zum Vakuum des Weltalls das kühle Wasser dann zum Kochen bringen, wodurch Bläschen mit Fracht aufsteigen. „Dabei handelt es sich um ein plausibles Szenario, wie Bakterien in Eisteilchen eingeschlossen werden könnten, die sich aus flüssigem Wasser auf Enceladus oder Europa bilden und dann in das Weltall ausgestoßen werden“, so Klenner.
Quelle: University of Washington, Fachartikel: Science Advances, doi: 10.1126/sciadv.adl0849
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