Könnte Leben unter dem Marseis existieren? Studie schlägt Möglichkeiten vor

Zwar wurden nie tatsächliche Beweise für Leben auf dem Mars gefunden, doch eine neue NASA-Studie schlägt vor, dass Mikroben unter gefrorenem Wasser auf der Planetenoberfläche ein potenzielles Zuhause finden könnten.

Mithilfe von Computermodellen haben die Autoren der Studie gezeigt, dass die Menge an Sonnenlicht, die durch Wassereis scheinen kann, für die Photosynthese in flachen Schmelzwasserbecken unter der Eisoberfläche ausreichen würde. Es wurde festgestellt, dass es in ähnlichen Wasserbecken, die sich im Eis auf der Erde bilden, nur so von Leben wimmelt, darunter Algen, Pilze und mikroskopisch kleine Cyanobakterien, die alle Energie aus der Photosynthese gewinnen.

„Wenn wir heute irgendwo im Universum nach Leben suchen, sind Mars-Eisfreilegungen wahrscheinlich einer der zugänglichsten Orte, nach denen wir suchen sollten“, sagte der Hauptautor der Studie, Aditya Khuller vom Jet Propulsion Laboratory der NASA in Südkalifornien.

Auf dem Mars gibt es zwei Arten von Eis: gefrorenes Wasser und gefrorenes Kohlendioxid. Für ihren Aufsatz veröffentlicht In Kommunikation Erde und Umweltuntersuchten Khuller und Kollegen Wassereis, von dem sich große Mengen aus mit Staub vermischtem Schnee bildeten, der während einer Reihe von Mars-Eiszeiten in den letzten Millionen Jahren auf die Oberfläche fiel. Dieser uralte Schnee ist inzwischen zu Eis erstarrt und immer noch mit Staubkörnern übersät.

Obwohl Staubpartikel das Licht in tieferen Schichten des Eises verdecken können, sind sie der Schlüssel zur Erklärung, wie sich unter Sonneneinstrahlung unterirdische Wasseransammlungen im Eis bilden können: Dunkler Staub absorbiert mehr Sonnenlicht als das umgebende Eis, was möglicherweise zu einer Erwärmung des Eises führt und bis zu einigen Fuß unter der Oberfläche schmelzen.

Marsforscher sind sich uneinig darüber, ob Eis tatsächlich schmelzen kann, wenn es der Marsoberfläche ausgesetzt wird. Das liegt an der dünnen, trockenen Atmosphäre des Planeten, in der Wassereis vermutlich sublimiert – sich also direkt in Gas verwandelt – so wie es Trockeneis auf der Erde tut. Aber die atmosphärischen Effekte, die das Schmelzen auf der Marsoberfläche erschweren, würden unter der Oberfläche einer staubigen Schneedecke oder eines Gletschers nicht auftreten.

Blühende Mikrokosmen

Auf der Erde kann Staub im Eis sogenannte Kryokonitlöcher erzeugen – kleine Hohlräume, die im Eis entstehen, wenn vom Wind verwehte Staubpartikel (Kryokonit genannt) dort landen, Sonnenlicht absorbieren und jeden Sommer tiefer in das Eis hineinschmelzen. Je weiter sich diese Staubpartikel von den Sonnenstrahlen entfernen, desto mehr sinken sie schließlich nicht mehr ab, erzeugen aber immer noch genug Wärme, um um sie herum eine Schmelzwasserblase zu bilden. Die Taschen können ein blühendes Ökosystem für einfache Lebensformen nähren.

„Dies ist ein häufiges Phänomen auf der Erde“, sagte Co-Autor Phil Christensen von der Arizona State University in Tempe und bezog sich dabei auf das Schmelzen des Eises von innen heraus. „Dicker Schnee und Eis können von innen nach außen schmelzen und Sonnenlicht hereinlassen, das es wie ein Gewächshaus erwärmt, anstatt von oben nach unten zu schmelzen.“

Christensen untersucht seit Jahrzehnten das Eis auf dem Mars. Er leitet den Betrieb einer wärmeempfindlichen Kamera namens THEMIS (Thermal Emission Imaging System) an Bord des Mars-Odyssey-Orbiters der NASA aus dem Jahr 2001. In früheren Forschungen haben Christensen und Gary Clow von der University of Colorado Boulder mithilfe von Modellen gezeigt, wie sich flüssiges Wasser in der staubigen Schneedecke auf dem Roten Planeten bilden kann. Diese Arbeit wiederum bildete die Grundlage für die neue Arbeit, die sich mit der Frage beschäftigte, ob Photosynthese auf dem Mars möglich sein könnte.

Im Jahr 2021 verfassten Christensen und Khuller gemeinsam einen Artikel über die Entdeckung von staubigem Wassereis, das in Schluchten auf dem Mars freigelegt wurde, und schlugen vor, dass sich viele Schluchten auf dem Mars durch Erosion bilden, die durch das Schmelzen des Eises zu flüssigem Wasser verursacht wird.

Dieses neue Papier legt nahe, dass staubiges Eis genug Licht einlässt, damit die Photosynthese bis zu einer Tiefe von 9 Fuß (3 Meter) unter der Oberfläche stattfinden kann. In diesem Szenario verhindern die oberen Eisschichten, dass die flachen unterirdischen Wasserbecken verdunsten, und bieten gleichzeitig Schutz vor schädlicher Strahlung. Das ist wichtig, denn im Gegensatz zur Erde verfügt der Mars nicht über ein schützendes Magnetfeld, das ihn sowohl vor der Sonne als auch vor radioaktiven kosmischen Strahlungspartikeln schützt, die durch den Weltraum fliegen.

Die Studienautoren sagen, dass das Wassereis, das am wahrscheinlichsten unterirdische Pools bilden würde, in den Wendekreisen des Mars zwischen dem 30. und 60. Breitengrad, sowohl auf der Nord- als auch auf der Südhalbkugel, vorkäme.

Als nächstes hofft Khuller, in einem Labor etwas vom staubigen Eis des Mars nachzubilden, um es aus der Nähe zu untersuchen. In der Zwischenzeit beginnen er und andere Wissenschaftler damit, die Orte auf dem Mars zu kartieren, an denen am wahrscheinlichsten nach flachem Schmelzwasser gesucht wird – Orte, die wissenschaftliche Ziele für mögliche menschliche und robotische Missionen in der Zukunft sein könnten.