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Der Mars und das Methanrätsel
20. Juli 2005. Leben auf dem Mars ist ein Thema, das einfach nicht tot zu kriegen ist. Nach jahrhundertelangen Spekulationen über Kanäle, Eiskappen und Vegetationszonen berichtete NASA Wissenschaftler David McKay im Jahr 1996 über Spuren von Bakterien in einem Marsmeteoriten.


Der Krater Endurance auf dem MarsVergrößerung (71k) (Quelle: NASA)

Seither wird der Fall des Marsmeteoriten rege diskutiert und viele Wissenschaftler glauben nun, dass die faszinierenden Spuren keine biologische Ursache haben. Damit ist die Geschichte aber noch nicht zu Ende.

In den letzten Jahren wurden zwei Chemische Stoffe auf dem Mars entdeckt, die bei uns auf der Erde eng mit dem Leben wie wir es kennen in Zusammenhang stehen. Große Mengen gefrorenen Wassers wurden auf der Oberfläche des Mars entdeckt, und in der Atmosphäre fanden sich Spuren von Methan.

Wasser ist notwendig für uns bekanntes Leben und auch Methan wird auf der Erde meistens, aber nicht immer, von Mikroben produziert. Obwohl diese zweifache Entdeckung das Interesse an möglichem Leben auf dem Mars erhöht hat, gibt es doch niemanden der behauptet, dass es auf der Oberfläche des Mars bei durchschnittlichen Temperaturen von minus 63 Grad Celsius und starker ultravioletter Strahlung Lebewesen gebe.

Auf dem Mars, genau wie auf der Erde, steigen die Temperaturen, je tiefer man ins innere geht. Irgendwo zwischen einem Dutzend und eintausend Metern unter der Oberfläche könnten die Bedingungen warm genug für flüssiges Wasser sein, das auch für die nicht-biologische Produktion von Methan auf der Erde notwendig ist. Könnte es also ein lebendes Ökosystem tief unter der Oberfläche des Mars geben? Auf der Erde gibt es unterirdische Organismen die ohne Sonnenlicht, freien Sauerstoff oder Kontakt zur Oberfläche überleben.

Die Frage wird noch fesselnder wenn man bedenkt, dass die meisten der tief unter der Erdoberfläche lebenden Mikroben primitive, einzellige Organismen sind, deren Stoffwechsel mit chemischer Energie aus ihrer Umgebung funktioniert. Die Mikroben werden als „methanogen“ bezeichnet, denn sie produzieren Methan als Abfallstoff.

Drei NASA Missionen haben Anzeichen von Wasser auf dem Mars entdeckt. Bilder des Mars Global Surveyor zeigten Rinnen, in denen vor nicht allzu langer Zeit Wasser geflossen sein könnte. Im Mai 2002 fand Mars Odyssey ein riesiges Wasserstoffreservoir im Polarboden – ein sicheres Zeichen für Wassereis. Und schließlich, im Dezember 2004, fanden die Techniker des Mars Rovers Opportunity Felsgestein, das wiederholt von fließendem Wasser geformt worden war. Diese Funde stützen die Theorie, das der Mars vor Milliarden von Jahren warm und feucht gewesen ist.

Während Wasser eine notwendige Voraussetzung für Leben ist, könnte Methan ein Indikator für tatsächlich vorhandenes Leben sein. In den vergangenen zwei Jahren haben drei voneinander unabhängige Forschergruppen Methan auf dem Mars nachgewiesen

  • Im Jahr 2003 entdeckte Michael Mumma vom Goddard Space Flight Center mit Spektrometern an zwei großen Erdteleskopen Spuren von Methan. Er hat seitdem bekannt gegeben, dass auf dem Mars große Schwankungen der Methankonzentration existieren, die mit der Geologie zusammen hängen. Am Äquator finden sich durchschnittlich 200 ppb (Teilchen pro Milliarde) und etwa 20 bis 60 ppb in der Nähe der Pole.
  • Vladimir Krasnopolsky von der Catholic University of America fand ebenfalls Methan mit erdbasierten Teleskopen. Er errechnete einen globalen Durchschnitt von 11ppb und Schwankungen von 7 bis 15 ppb. Seine Daten stammen aus dem Jahr 1999 und betreffen die gesamte Marsoberfläche. „Wir haben keine lokalen Messungen durchgeführt, da wir keine Schwankungen erwarteten,“ sagte Krasnopolsky gegenüber dem Astrobiology Magazine.
  • Im Dezember 2004 lieferte die ESA Sonde Mars Express die ersten Methandaten eines Marsorbiters. Der Italiener Vittorio Formisano vom Institut für Physik des interplanetaren Raums und seine Kollegen berichteten von Messungen die denen von Krasnoplsky nahe kommen, eine Konzentration von 5 bis 15ppb.
Obwohl Krasnopolsky und Formisano unabhängig voneinander zu ähnlichen Ergebnissen gelangten, sind einige Planetenwissenschaftler wegen der geringen gemessenen Konzentration skeptisch.

„Die Entdeckungen waren jeweils genau am Wahrnehmungslimit der verwendeten Geräte,“ sagt William Boynton von der University of Arizona. „Ich bin nicht vollständig von der Richtigkeit der Entdeckung überzeugt. Es ist wahrscheinlich, aber ich würde nicht unbedingt darauf wetten.“

Das Methan auf dem Mars wurde durch Spektroskopie – die Analyse von Lichtwellen – gefunden. Da jedes Atom und jedes Molekül charakteristische Wellenlängen aussendet und absorbiert, können Spektrometer die Zusammensetzung entfernter Objekte bestimmen, indem sie diese Wellenlängen messen. Um die Gase in der Marsatmosphäre zu untersuchen, nutzen die Forscher Instrumente, die das Infrarotlicht, dass der durch Sonnenstrahlung erwärmte Planet abgibt, untersuchen. Während dieses Infrarotlicht in Richtung Erde wandert, können Gase in der Marsatmosphäre bestimmte Frequenzen absorbieren oder blockieren. Nachdem das Licht durch ein Teleskop konzentriert wird, zeigen die fehlenden Wellenlängen, welche Atome oder Moleküle in der Marsatmosphäre vorkommen. Eine „Methanlinie“ auf einer spektroskopischen Kurve zeigt also an, wo Methan Licht blockiert hat.

Es gibt jedoch Komplikationen bei diesem Verfahren. Wenn schwaches Licht von einem fernen Planeten durch ein irdisches Teleskop gesammelt wird, dann blockieren auch die Atome und Moleküle der Erdatmosphäre einige Wellenlängen. Die Forscher kompensieren das durch Berechnungen. Da sich Mars relativ zu Erde zusätzlich noch bewegt, sind zusätzliche kompensierende Berechnungen notwendig. Fehler sind bei den komplexen Berechnungen nicht ausgeschlossen.

Methan in der Marsatmosphäre ist auf keinen Fall ein Überbleibsel früherer Bedingungen, da die Strahlung der Sonne die Moleküle innerhalb von etwa 600 Jahren zerstören würden. Methan wird also entweder durch Kometen und Meteoriten zum Mars befördert, oder aber es entsteht auf dem Planeten selbst. Sollte es auf dem Mars entstanden sein, dann lautet die Frage: Wie ist es entstanden? Waren es geologische, chemische oder gar biologische Prozesse?  

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Quelle: Astrobiology Magazine zur Startseite...



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