Leben auf dem Mars oder auf Europa?

25.09.1998

Oder: Woher stammt das Leben auf der Erde?

Obgleich noch kein Anzeichen von Leben auf dem Mars oder anderen Planeten gefunden wurde und auch der Meteor vom Mars, der nach NASA-Wissenschaftlern angeblich Spuren von Mikrofossilien aufweisen soll, höchst umstritten geblieben ist, bleiben vor nächsten Expeditionen nur Vermutungen.

Wasser, das man auf dem Mars vermutet und auf dem Jupitermond in Form von Eis entdeckt hat, ist sicherlich für Leben, wie wir es kennen, unabdingbar. Auch Energie ist erforderlich, damit sich Leben bilden und erhalten kann. Bruce Jakoksy von der University of Colorado und Everett Shoulder haben jetzt, wie sie in einem Beitrag des Journal of Geophysical Research schreiben, den Versuch gemacht, aus der verfügbaren Energiemenge auf dem Mars einen spekulativen Rückschluß auf die mögliche Biomasse zu machen, die aufgrund dieser Energie überhaupt zu existieren vermag. Leben kann es aus ihrer Perspektive schon auf dem Mars geben oder gegeben haben, aber mit höheren Lebensformen als Bakterien sei nicht zu rechnen, zumal bereits die Photosynthese, mit der Pflanzen Licht in Energie umwandeln, dort vermutlich nicht möglich gewesen sei.

Streptococcus genus. Einige wurden offenbar als "Passagiere" auf Surveyor 3 entdeckt

Bakterien, eine der ersten Lebensformen, die auf der Erde noch immer den größten Anteil der Biomasse bilden und fast überall zu finden sind, können auch unter extremen Temperaturen und in Abwesenheit von Sauerstoff existieren. Sie leben - vor der Erfindung der Photosynthese oder, wie auf der Erde, in geschützten Nischen nach ihr - etwa von Energie, die sie durch chemische Reaktionen wie der Oxydation von eisenhaltigen Mineralien oder der Umwandlung von Sulfaten an heißen Vulkanquellen, auch in der Tiefsee, gewinnen. Die Wissenschaftler gehen davon aus, daß eine 30 Meter dicke Basaltschicht genügend eisenhaltiges Fayalith enthalten, um ein Gramm Biomasse pro Quadratzentimeter entstehen zu lassen, was etwa 2000 Billionen Mikroorganismen entspricht.

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Zwar gebe es auf dem Mars auch viele Zeichen für vulkanische Aktivität und chemische Verwitterung in der Vergangenheit, doch seien diese Vorgänge viel geringer als auf der Erde gewesen, die ihnen noch bis heute ausgesetzt ist. Schon aus diesem Mangel an Energie könne es auf dem Mars, aber auch auf Europa nicht die Vielfalt an Leben wie auf der Erde geben. Weil es auf dem Mars keine Photosynthese gegeben habe, könnte auf diesem Planeten während seiner ganzen Geschichte nur 20 Gramm Biomasse pro Quadratzentimeter entstanden sein. Das ist die Menge, die man heute auf der Erde findet, deren Produktivität hinsichtlich des Lebens um vier Millionen Mal größer sei als die des roten Planeten. Um Leben oder Spuren vergangenen Lebens zu finden, müsse man gezielt suchen: in alten Vulkanen, heißen Quellen oder ehemaligen Flußläufen - oder in Höhlen, wie manche glauben.

Kometen als Lebensboten

Phobos - Foto

Insoweit ist der Ausblick auf die Planeten und Monde des Sonnensystems als Träger von Leben nicht berauschend. Doch es gibt ja noch die Kometen, die möglicherweise Leben oder die Startsubstanzen für Leben transportieren könnten. Am Astrochemistry Lab des Ames Research Center der NASA simulieren Lou Allamandola und seine Kollegen auf der Erde die rauhen Bedingungen im interstallaren Raum in Hochgefrierboxen, die zu Eis gefrorene Gas- und Staubwolken bei 10 Grad über der absoluten Nulltemperatur enthalten. Gase und Staub gibt es auch im Vakuum des interstellaren Raums, deren Moleküle von kosmischen Strahlen bombardiert werden. In den Reproduktionen des interstellaren Raums fanden die Forscher erstaunlich viele komplexe organische Komponenten, die denen gleichen, die für das Leben auf der Erde wichtig sind, aber auch seltsame zellartige Strukturen, die sich wie Lipide verhalten und möglicherweise die ersten "Behausungen" für ein sich entwickelndes Leben bilden könnten, das ohne Membranen vermutlich nicht existenzfähig wäre.

Erstaunlich ist, daß gerade die angeblich lebensschädlichen ultravioletten Strahlen die Eiskörner aufbrechen, chemische Reaktionen in Gang setzen und hochreaktive Radikale erzeugen, die komplexe organische Komponenten bilden. Wenn beispielsweise Wasser und die im Weltraum häufig vorkommende Karbonverbindungen (PAHs) auf die simulierten Staubkörner gefeuert wurden und diese Mischung dann ultravioletten Strahlen ausgesetzt wurde, trennten sich Wasser- und Sauerstoffverbindungen und verbanden sich mit dem PAH zu einer Vielzahl komplexer chemischer Verbindungen, anstatt daß die Karbonverbindungen, wie man bislang glaubte, zerfielen.

Jedenfalls könnten ähnliche Prozesse auch unter der Eisschicht von Kometen ablaufen. Geschützt durch die Außenschicht und angestoßen durch die Strahlung könnten sich chemische Verbindungen aufbauen. Wenn dann noch Wasser schmilzt, könnten sich die gefundenen zellähnlichen Strukturen aufbauen, die, vollgepackt mit komplexen organischen Molekülen, erste Zellen bilden - und dann vielleicht wie Samen auf dem Kometen mitfliegen, die zum Leben erwachen, wenn er auf einem geeigneten Planeten einschlägt. "Das neue Motto des Weltraums könnte 'Alles kann passieren' sein", wie Gretel Schuller in New Scientist schreibt. "Die Weltraumkammer zeigt, daß einfache organische Zutaten unter extremen Bedingungen viel leichter, als man erwartet hat, ein reichhaltiges Angebot an potentiell Leben hervorbringenden chemischen Substanzen erzeugen kann. Kurz, das könnte einfach überall geschehen."

All das sind freilich Spekulationen - und man muß auf die ersten Proben warten, die von Kometen entnommen werden. Dieser Tag ist vermutlich nicht mehr fern. Die Rosetta-Mission der European Space Agency soll etwa im Jahr 2003 starten, um einen Kometen zu untersuchen.

Leben vom Mars?

Solange vieles unbekannt ist, lassen sich nur auf Erkenntnisse gestützte Mutmaßungen erzählen. Solche Geschichten gedeihen natürlich am besten, wenn es um die unbekannten Anfänge des Lebens geht. Paul Davies hat die Varianten einer solchen mit Kometen, Asteroiden und interstellaren Flügen versehenen Geschichte in New Scientist zusammengestellt: Survivors form Mars.

Unlängst in der Sahara gefundener Meteorit, der vom Mars stammen soll - Max-Planck-Institut für Chemie

Zu Beginn unseres Sonnensystems waren die Bedingungen für das Leben auf der Erde nicht nur hart, sondern auch wenig wahrscheinlich. Die für das Leben notwendigen Ingredienzen wie flüssiges Wasser und organische Substanzen waren vermutlich nicht vorhanden, denn die näher an der Sonne sich zusammenballenden Planeten bestanden wahrscheinlich aus den hitzebeständigen Materialien wie Eisen oder Silikon, während flüchtigere Substanzen wie Wasser und Hydrokarbonate weiter entfernt zu Eiskörpern wie beim Jupiter oder vielen anderen kleineren Körpern wie Kometen kondensierten. Zusammenstöße zwischen den im noch instabilen Sonnensystem herumirrenden Körpern waren häufig. Vielleicht ist auch ein riesiger Körper damals in die Erde eingeschlagen und wurde dann zu ihrem Kern. Die auf die Erde und andere Planeten einstürzenden Kometen hatten zwar den Vorteil, daß sie, wie wir oben gesehen haben, die lebenswichtigen Elemente mit sich führen, aber sie zerstören auch die Oberfläche, hitzen sie aus, schleudern sie in das Weltall und dünnen so die Athmosphäre aus und lassen die Ozeane verdampfen.

Der Beschuß aus dem Weltall durch Körper, die teilweise größer als 100 Kilometer waren, erfolgte am stärksten vor etwa 4 Milliarden Jahren (Bilder von Meteorkratern). Die ältesten versteinerten Spuren von Lebewesen sind etwa 3,5 Milliarden alt, Hinweise gibt es aus Analysen versteinerter Kohlenstoffablagerungen, daß die Vorfahren dieser Bakterien vielleicht schon vor 3,8 Milliarden Jahren existiert haben könnten. Im Gegensatz zu kleineren Planeten sammelte die Erde vermutlich durch Kometen und andere Himmelsboten genügend Wasser und organische Substanzen an, um eine Grundlage für Leben zu bilden. Doch auch wenn das Bombardement allmählich schwächer wurde, so stellte jeder weitere Einschlag eines größeren Körpers auch eine tödliche Gefahr für ein mögliches Leben dar, das sich bereits in den Ruhezeiten gebildet haben könnte. Mikroorganismen aber könnten eine solche Katastrophe überlebt haben, wenn sie nur tief genug unter der Erdkruste existiert haben und die dort vorherrschende Hitze aushalten. Tatsächlich sind die sogenannten termophilen Bakterien, die man an Vulkanen oder in geothermalen Steinen findet, nicht nur die ältesten Lebewesen, aus denen alles andere Leben entstanden ist, sie können auch, wie man kürzlich entdeckt hat, bis zu mehreren Kilometern unter der Erdoberfläche oder unter den Meeresbetten leben, sich in Steinschichten von Mineralien und Gasen ernähren und manchmal Temperaturen über 120 Grad Celsius aushalten.

Vielleicht ist das Leben auch gar nicht im Wasser entstanden und dann ans Land gekrochen, sondern hat sich in den heißen Schichten der Erdkruste entwickelt und ist nur höher an die Oberfläche gekommen, wenn die Bedingungen günstig waren. Möglicherweise aber haben sich die ersten Lebewesen auch auf der Erdoberfläche angesiedelt und im Lauf der Evolution erst das Erdinnere kolonisiert, in dem sie auch die Einschläge von Himmelskörpern überlebt haben könnten. Während alles andere Leben abgestorben ist, hätte die Erde immer wieder von unten durch die überlebende Generation von Pionieren erschlossen werden können. Doch vielleicht ist, wie Paul Davies Spekulationen berichtet, das Leben auch immer wieder ausgestorben und hat sich spontan neu gebildet, bis sich eine erste Kolonie von Bakterien auf dem unwirtlichen Planeten halten und ihn dann allmählich umformen konnte. Vielleicht gibt es Vorläuferkolonien früheren Lebens, das dann ganz anders als das heutige wäre, noch in isolierten Nischen in der Erdkruste und wartet nur darauf, von Bohrungen befreit zu werden.

Der Nordpol des Mars, aufgenommen am 12.9.98 von Global Surveyor

Aber Einschläge von Himmelskörpern können auch zu anderen Ergebnissen führen. Mit der großen Wucht, mit der sie auf der Erde einschlagen, wären sie in der Lage, auch große Felsbrocken in die Umlaufbahn oder in den Weltraum zu schleudern, wodurch auch einige der steinbewohnenden Mikroorganismen auf die Reise geschickt werden. Vom Stein geschützt und tiefgefroren könnten Sporen solcher Lebewesen lange Zeit überleben. Bakterien, die Überlebenskünstler, halten nicht nur extreme Temperaturen aus, sondern auch einen gewaltigen Druck, schnelle Beschleunigung und hohe Strahlenbelastung - und ihre Sporen sind noch widerstandsfähiger und halten sich vielleicht Millionen von Jahren startbereit.

Auch wenn alles Leben auf der Erde verwüstet worden ist, so könnten manche der Exilanten in den Weltraum in denselben Steinen wieder zurückgekehrt sein, um die Kolonisation neu zu beginnen. Aber es gäbe freilich noch andere denkbare Szenarien. Bereits um die letzte Jahrhundertwerde stellte der schwedische Chemiker Svante Arrhenius die These einer "Panspermie" auf. Er war der Überzeugung, daß Samen des Lebens überall zu finden seien und ständig auf die Erde gelangen. Die Astronomen Fred Hoyle und Chandra Wickramasinghe behaupten in ihrem Buch "Life-Cloud" (1978), daß Bakterien permanent in den Schweifen von Kometen entstünden und mit dem Kometenstaub auf die Erde gelangen. Weil darunter auch Krankheitserreger sind, könnten sie zu Epidemien führen, die für die Autoren die Entwicklung der Menschheit beeinflußt haben. Francis Crick und Leslie Orgel vermuten gar, daß die ersten Lebewesen durch ein Raumschiff in einer "gerichteten Panspermie" auf die Erde gebracht wurden. Wie auch immer, es gibt keine Belege dafür, daß Raumschiffe auf die Erde gekommen sind, aber auch keine, daß sich Sporen oder Lebewesen auf Asteroiden oder Kometen befinden. Gerade deswegen lassen sich ja noch Geschichten erzählen, die wahrscheinlich sein könnten, aber keienswegs zutreffen müssen.

Also, Einschläge von großen Himmelskörpern könnten Steine mit Bakterien von der Erde zu anderen Planeten, beispielsweise auch zum Mars geschleudert haben. Früher, vor mehr als dreineinhalb Milliarden Jahren, aber zur Zeit, als es bereits erste Lebewesen auf der Erde gab, war der Mars noch feucht und wärmer als heute. Es gab möglicherweise große Flüsse und aktive Vulkane - gute Lebensbedingungen mithin für die unfreiwilligen Bakterienpioniere von der Erde. Vielleicht sind diese dann wiederum durch Einschläge auf dem Mars auf die verwüstete Erde zurückgekommen, denn Meteoriten vom Mars hat man hier gefunden, auch wenn man sich noch keine zweifelsfreie Lebensspuren auf ihnen finden ließen. Möglicherweise entstand auch zuerst Leben auf dem Mars, das dann mithilfe der durch Einschläge abgeschossenen Lebenskapseln erst die Erde erreichte und wir Irdischen alle in Wirklichkeit Marsabkömmlinge sind.

Vielleicht aber hat sich Leben auch gleichzeitig und unabhängig voneinander auf beiden Planeten entwickelt. Die interstellaren Reisen hätten dann zu einem tödlichen Kampf oder zu einer Symbiose der beiden Linien geführt. Eventuell entdeckten sie auf der Erde auch unterschiedliche Nischen, wie Davies spekuliert, fanden eine friedliche Koexistenz und entwickelten sich parallel: "Wer weiß, exotische Mikroben vom Mars könnten sich noch immer unentdeckt um uns herum befinden." Heute scheint der Mars eine völlig tote Welt zu sein: "Daher würde es eine ironische Wendung sein, wenn Leben auf dem Mars entstanden wäre. Sie und ich sowie alle anderen Lebensformen, mit denen wir unseren Planeten teilen, könnten in Wirklichkeit die letzten Marsianer sein."

Andererseits eröffnet gerade die Suche nach extraterrestrischem Leben die Möglichkeit, durch die Cricksche "gerichtete Panspermie" unfreiwillig einen neuen Evolutionsprung auf der Erde einzuleiten, wenn die ausgesendeten Boten tatsächlich von anderen Planeten oder Kometen mikrobische Aliens auf der Erde einführen. Gerade erst entdecken wir die Vielfalt und "Klugheit" bakteriellen Lebens (Bloom, Ben-Jacob) - und vermutlich werden wir damit rechnen müssen, daß der erste Kontakt mit extraterrestrischem Leben, wenn er sich denn überhaupt ereignen sollte, nicht über Botschaften stattfindet, die wir mit unseren Teleskopen wahrnehmen, sondern in Form von Lebewesen, die für unser Auge unsichtbar sind. Die Phantasie muß andere Wege als die Konstruktion irgendwie menschenähnlicher Lebewesen einschlagen, um sich die Aliens vorzustellen. Vor kurzem gab es eine Ausstellung im Münchner Forum der Technik über die Bilder von Aliens - vielleicht war das ein Abschied von "liebgewordenen" Vorstellungen. Allerdings ist im und aus dem Weltraum weiterhin nahezu alles möglich, auch wenn vor kurzem Wissenschaftler in einer Simulation demonstriert haben, daß vermutlich Zeitreisen durch Schwarze Löcher unmöglich sein werden. Der Blick bleibt beschränkt und läßt Zeit, sich Geschichten zu erzählen, während wir wüstenartige Räume im Weltraum untersuchen und betreten.

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