Ein mit Adern durchsetzter Stein erregt die Aufmerksamkeit des Wissenschaftsteams des NASA-Rovers Perseverance. Der pfeilförmige Stein, den das Team „Cheyava Falls“ nannte, weist faszinierende Merkmale auf, die möglicherweise die Frage aufwerfen, ob es auf dem Mars in ferner Vergangenheit mikroskopisches Leben gab.
Eine Analyse durch Instrumente an Bord des Rovers zeigt, dass der Stein Eigenschaften besitzt, die der Definition eines möglichen Indikators für frühes Leben entsprechen. Der Stein weist chemische Signaturen und Strukturen auf, die möglicherweise vor Milliarden von Jahren von Leben gebildet worden sein könnten, als das vom Rover erkundete Gebiet fließendes Wasser enthielt. Andere Erklärungen für die beobachteten Merkmale werden vom Wissenschaftsteam in Betracht gezogen, und es werden weitere Forschungsschritte erforderlich sein, um festzustellen, ob frühes Leben eine gültige Erklärung ist.
Der Stein – die 22. Gesteinskernprobe des Rovers – wurde am 21. Juli gesammelt, als der Rover den nördlichen Rand des Neretva Vallis erkundete, ein 400 Meter breites, altes Flusstal, das vor langer Zeit durch in den Jezero-Krater einströmendes Wasser geformt wurde.
„Wir haben die Route für Perseverance so geplant, dass sie in Gebiete mit dem Potenzial für interessante wissenschaftliche Proben gelangt“, sagte Nicola Fox, stellvertretende Leiterin der Science Mission Directorate im NASA-Hauptquartier in Washington. „Diese Reise durch das Flussbett des Neretva-Tals hat sich gelohnt, denn wir haben etwas gefunden, das wir noch nie zuvor gesehen haben und das unseren Wissenschaftlern viel Stoff zum Studium bietet.“
Der Perseverance-Rover der NASA hat sehr überzeugende Beobachtungen in einem Marsgestein gemacht, die bei weiterer Untersuchung beweisen könnten, dass es in ferner Vergangenheit Leben auf dem Mars gab – aber wie können wir das anhand eines Gesteins feststellen und was müssen wir tun, um es zu bestätigen? Morgan Cable, ein Wissenschaftler des Perseverance-Teams, wirft einen genaueren Blick darauf. Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech
Mehrere Scans der Cheyava-Fälle durch das SHERLOC-Instrument (Scanning Habitable Environments with Raman & Luminescence for Organics & Chemicals) des Rovers deuten darauf hin, dass sie organische Verbindungen enthalten. Während solche kohlenstoffbasierten Moleküle als Bausteine des Lebens gelten, können sie auch durch nicht-biologische Prozesse gebildet werden.
„Cheyava Falls ist der rätselhafteste, komplexeste und möglicherweise bedeutendste Felsen, der bisher von Perseverance untersucht wurde“, sagte Ken Farley, Perseverance-Projektwissenschaftler am Caltech in Pasadena. „Einerseits haben wir zum ersten Mal organisches Material entdeckt, markante bunte Flecken, die auf chemische Reaktionen hinweisen, die mikrobielles Leben als Energiequelle nutzen könnte, und klare Beweise dafür, dass einst Wasser – das für das Leben notwendig ist – durch den Felsen floss. Andererseits konnten wir nicht genau feststellen, wie sich der Felsen gebildet hat und in welchem Ausmaß nahe gelegene Felsen Cheyava Falls erhitzt und zu diesen Merkmalen beigetragen haben könnten.“
Auch andere Einzelheiten über den Felsen, der 1 x 0,6 Meter misst und nach einem Wasserfall im Grand Canyon benannt wurde, faszinierten das Team.
Wie Steine zu ihren Flecken kommen
Auf der Suche nach Spuren urzeitlichen mikrobiellen Lebens konzentrierte sich die Perseverance-Mission auf Gestein, das vor langer Zeit durch die Anwesenheit von Wasser entstanden oder verändert worden sein könnte. Deshalb konzentrierte sich das Team auf die Cheyava-Fälle.
„SHERLOC wurde für solche Schlüsselbeobachtungen gebaut – für die Suche nach organischer Materie, da sie ein wesentlicher Bestandteil der Suche nach früherem Leben ist“, sagte SHERLOCs leitender Forscher Kevin Hand vom Jet Propulsion Laboratory der NASA in Südkalifornien, das die Mission leitet.
Über die gesamte Länge des Gesteins verlaufen große weiße Adern aus Kalziumsulfat. Zwischen diesen Adern befinden sich Materialbänder, deren rötliche Farbe auf das Vorhandensein von Hämatit hindeutet, einem der Mineralien, die dem Mars seinen charakteristischen rostigen Farbton verleihen.
Als Perseverance diese roten Regionen genauer unter die Lupe nahm, entdeckte es Dutzende unregelmäßig geformter, millimetergroßer, cremefarbener Flecken, die alle von schwarzem Material umgeben waren, ähnlich wie Leopardenflecken. Perseverances PIXL-Instrument (Planetary Instrument for X-ray Lithochemistry) hat festgestellt, dass diese schwarzen Halos sowohl Eisen als auch Phosphat enthalten.
„Diese Flecken sind eine große Überraschung“, sagte David Flannery, Astrobiologe und Mitglied des Perseverance-Wissenschaftsteams von der Queensland University of Technology in Australien. „Auf der Erde werden derartige Gesteinsformationen oft mit versteinerten Spuren von Mikroben in Verbindung gebracht, die im Untergrund leben.“
Flecken dieser Art auf Sedimentgesteinen können entstehen, wenn chemische Reaktionen mit Hämatit das Gestein von rot nach weiß färben. Diese Reaktionen können auch Eisen und Phosphat freisetzen, was möglicherweise zur Bildung der schwarzen Halos führt. Reaktionen dieser Art können eine Energiequelle für Mikroben sein, was den Zusammenhang zwischen solchen Merkmalen und Mikroben in einer terrestrischen Umgebung erklärt.
In einem Szenario, das das Wissenschaftlerteam von Perseverance in Betracht zieht, wurden die Cheyava-Fälle zunächst als Schlamm mit organischen Verbindungen abgelagert, der schließlich zu Gestein zementierte. Später drang ein zweiter Flüssigkeitsstrom in Risse im Gestein ein und ermöglichte so Mineralablagerungen, die die großen weißen Kalziumsulfatadern erzeugten, die heute zu sehen sind und zu den Flecken führten.
Ein weiteres Puzzleteil
Obwohl sowohl die organische Substanz als auch die Leopardenflecken von großem Interesse sind, sind sie nicht die einzigen Aspekte des Gesteins der Cheyava-Fälle, die das Wissenschaftlerteam vor Rätsel stellen. Sie waren überrascht, als sie entdeckten, dass diese Adern mit millimetergroßen Olivinkristallen gefüllt sind, einem Mineral, das aus Magma entsteht. Das Olivin könnte mit Gesteinen verwandt sein, die weiter oben am Rand des Flusstals entstanden und möglicherweise durch Kristallisation von Magma entstanden sind.
Wenn ja, muss das Team eine weitere Frage beantworten: Könnten Olivin und Sulfat bei unerträglich hohen Temperaturen in das Gestein eingedrungen sein und eine abiotische chemische Reaktion ausgelöst haben, die zu den Leopardenflecken geführt hat?
„Wir haben diesen Stein mit Lasern und Röntgenstrahlen beschossen und ihn buchstäblich Tag und Nacht aus jedem nur denkbaren Winkel fotografiert“, sagte Farley. „Wissenschaftlich gesehen hat Perseverance nichts mehr zu bieten. Um vollständig zu verstehen, was in diesem Flusstal am Jezero-Krater vor Milliarden von Jahren wirklich passiert ist, müssten wir die Probe von den Cheyava-Fällen zur Erde zurückbringen, damit sie mit den leistungsstarken Instrumenten untersucht werden kann, die in Laboren zur Verfügung stehen.“