Ideale Voraussetzungen für die Entstehung von Leben: Rover entdeckt urzeitliche Spuren jahreszeitlicher Klimaschwankungen auf dem Mars

Hexagonales Trockenrissmuster am Arbeitsort „Pontours“ des Mars-Rovers „Curiosity“. Copyright: NASA / Rapin et al., Nature (2023).
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Hexagonales Trockenrissmuster am Arbeitsort „Pontours“ des Mars-Rovers „Curiosity“.Copyright: NASA / Rapin et al., Nature (2023).

Hexagonales Trockenrissmuster am Arbeitsort „Pontours“ des Mars-Rovers „Curiosity“.
Copyright: NASA / Rapin et al., Nature (2023).

Toulouse (Frankreich) – Trockenrissmuster in urzeitlichem Schlamm im Marskrater Gale deuten darauf hin, dass auch der Mars einst zyklische Klimaschwankungen und damit einhergehende Feuchtigkeitswechsel erlebt haben könnte. Auf der Erde gelten anhaltende Zyklen von feuchten und trockenen Bedingungen an Land als ideale Voraussetzungen zur Entstehung der chemischen Bausteine für mikrobielles Leben. Diese Muster nun auch auf dem Mars zu finden weckt Hoffnungen, dass es auf dem Mars einst nicht anders war.

Wie das Team um William Rapin vom Institute de Recherche en Astrophysique et Planétologie aktuell im Fachjournal „Nature“ (DOI: 10.1038/s41586-023-06220-3) berichtet, entdeckten sie die urzeitlichen Spuren im einstigen Schlammboden in Aufnahmen des NASA-Rovers „Curiosity“ der immer noch den Marskrater Gale erkundet.

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In ihrem Fachartikel beschreiben die Forschenden, wie das charakteristische sechseckige Muster dieser Schlammspalten den ersten Nachweis von feucht-trockenen Zyklen auf dem frühen Mars liefert. „Diese besonderen Schlammspalten bilden sich, wenn wiederholt feucht-trockene Bedingungen auftreten – vermutlich in einem jahreszeitlichen Wechsel“.

Fotografiert wurden die Spuren von Curiosity erstmals 2021 in der Nähe eines vom Rover untersuchten Felsens, den die Missionswissenschaftler auf den Namen „Pontours“ getauft hatten und der sich in einer Übergangszone zwischen einer tonreichen Schicht und einer höheren Schicht am Fuße des zentralen Kraterberges Mount Sharp befindet, die mit salzhaltigen Mineralien, sog. Sulfaten angereichert ist.

Das Curiosty-Panorama vom Mars-Rover-Arbeitsort „Pontours“. (Klicken sie auf die Bildmitte, um zu einer vergrößerten Darstellung zu gelangen.Copyright/Quelle: NASA/JPL-Caltech/MSSS/IRAP

Das Curiosty-Panorama vom Mars-Rover-Arbeitsort „Pontours“. (Klicken sie auf die Bildmitte, um zu einer vergrößerten Darstellung zu gelangen.
Copyright/Quelle: NASA/JPL-Caltech/MSSS/IRAP

Während Tonminerale normalerweise in Wasser entstehen, bilden sich Sulfate, wenn Wasser austrocknet. Die in den verschiedenen Bereichen vorherrschenden Minerale spiegeln also verschiedene Epochen in der Geschichte des Gale-Kraters wider. Erläutert das Team. Die Übergangszone zwischen ihnen liefert den Wissenschaftlern und Wissenschaftlerinnen eine Art Aufzeichnung aus jener Zeit, in der lange Trockenperioden vorherrschten und während derer die einst den Krater füllenden Seen und Flüsse nach und nach verschwanden.

Ein Beispiel für Trockenrissmuster in Folge zyklischer Klimawechsel auf der Erde.Quelle: rain et al., Nature (2023)

Ein Beispiel für Trockenrissmuster in Folge zyklischer Klimawechsel auf der Erde.
Quelle: rain et al., Nature (2023)

Trocknet Schlamm aus, dann schrumpft er und bricht in T-förmige Verzweigungen auf, wie sie von Curiosity schon zuvor beim sogenannten „Old Soaker“, einer Ansammlung von Schlammspalten weiter unten am Mount Sharp, entdeckt hatte. Diese Verzweigungen sind ein.

Hinweis darauf, dass der Schlamm von Old Soaker einmal entstanden und dann ausgetrocknet war (…GreWi berichtete). Die nun bei „Pontours“ gefundenen Muster sind hingegen Y-förmig und entstehen auf der Erde, nach dem die T-Muster durch nach der Abtrocknung erneut und in wiederholter Abfolge Wasser ausgesetzt waren, wodurch schließlich ein meist hexagonales (sechseckiges) Muster entstand. Hinzu kommt, dass sich sie sechseckigen Risse in der Übergangszone, auch dann weiter bildeten, als neues Sediment abgelagert wurde, was darauf hinweist, dass die wechselnden feucht-trockenen Bedingungen über lange Zeiträume anhielten.

Mit der ChemCam, einem präzises Laserinstrument an Bord von Curiosity, bestätigte sich zudem eine robuste Kruste aus Sulfaten entlang der Ränder der Risse, wie sie angesichts der Nähe zur Sulfatregion nicht allzu überraschend ist. „Diese salzige Kruste ist es, die die Schlammspalten widerstandsfähig gegen Erosion gemacht hat und sie über Milliarden von Jahren konservierte“, so die Forschenden.

Für das Team um Rapin sind diese Trockenrissmuster „der erste greifbare Beweis dafür, dass das urzeitliche Klima des Mars solche regelmäßigen, erdähnlichen feucht-trockenen Zyklen hatte.“ Noch wichtiger sei jedoch, „dass feucht-trockene Zyklen hilfreich sind – vielleicht sogar notwendig – für die molekulare Evolution, die zur Entstehung von Leben führen könnte. (…) Obwohl Wasser für das Leben unerlässlich ist, ist ein sorgfältiges Gleichgewicht erforderlich – nicht zu viel Wasser, nicht zu wenig.“

Hintergrund
Bedingungen, die mikrobielles Leben erhalten – solche, die beispielsweise einen lang anhaltenden See ermöglichen – sind nicht dieselben wie die Bedingungen, von denen Wissenschaftler glauben, dass sie erforderlich sind, um chemische Reaktionen zu fördern, die möglicherweise zur Entstehung von Leben führen könnten. Ein Schlüsselprodukt dieser chemischen Reaktionen sind lange Ketten von kohlenstoffbasierten Molekülen, sogenannte Polymere, einschließlich Nukleinsäuren, Moleküle, die als chemische Bausteine des Lebens, wie wir es kennen, gelten. Feucht-trockene Zyklen kontrollieren die Konzentration von Chemikalien, die die grundlegenden Reaktionen zur Bildung von Polymeren fördern.
(Quelle: NASA)

„In über 11 Jahren haben wir reichlich Beweise dafür gefunden, dass der urzeitliche Mars mikrobielles Leben unterstützt haben könnte“, kommentiert auch der Projektwissenschaftler der Mission, Ashwin Vasavada vom Jet Propulsion Laboratory der NASA. „Jetzt hat die Mission auch Beweise für Bedingungen gefunden, die die Entstehung von Leben gefördert haben könnten.“

Eine Nahaufnahme des Panoramas, aufgenommen von Curiosity's Mastcam bei "Pontours", zeigt sechseckige Muster - in derselben Aufnahme rot umrandet rechts -, die darauf hinweisen, dass diese Schlammspalten nach vielen feucht-trockenen Zyklen über Jahre hinweg entstanden sind. Copyright: NASA/JPL-Caltech/MSSS/IRAP

Eine Nahaufnahme des Panoramas, aufgenommen von Curiosity’s Mastcam bei „Pontours“, zeigt sechseckige Muster – in derselben Aufnahme rot umrandet rechts -, die darauf hinweisen, dass diese Schlammspalten nach vielen feucht-trockenen Zyklen über Jahre hinweg entstanden sind.
Copyright: NASA/JPL-Caltech/MSSS/IRAP

Tatsächlich könnte die Entdeckung der Schlammspalten von Pontours eine erste Gelegenheit bieten, die Überreste eines Entstehungsortes von Mars-Leben zu untersuchen. Während auf der Erde die Plattentektonik die Erdoberfläche fortwährend recycelt und so auch Beispiele ihrer präbiotischen Geschichte vernichtet, gibt es auf dem Mars keine tektonischen Platten. Daher wurden viel ältere Perioden der Geschichte des Planeten bis heute erhalten. „Es ist ein ziemlicher Glücksfall, einen Planeten wie den Mars in der Nähe zu haben, der immer noch eine Erinnerung an die natürlichen Prozesse bewahrt, die möglicherweise zur Entstehung des Lebens geführt haben könnten“, so Rapin abschließend.

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Recherchequelle: NASA

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