Wie die Erkundung hawaiianischer Höhlen der NASA bei der Suche nach Leben auf dem Mars hilft

Im August 2019 kroch Chloe Fishman in eine Höhle unter dem größten aktiven Vulkan der Erde. Zusammen mit Wissenschaftlern der NASA und anderer Institutionen war sie zum Vulkan Mauna Loa auf Hawaii gekommen, um die mikroskopisch kleinen Lebensformen zu untersuchen, die darunter in der dunklen und isolierten unterirdischen Umgebung, die als „Lavaröhre“ bekannt ist, überleben könnten.

Fishman senkte sich 30 Fuß durch eine Öffnung im Boden, die sich dort gebildet hatte, wo ein Teil der Röhre zusammengebrochen war. Sie trug eine Stirnlampe, Handschuhe und Knieschoner. Als Fishman tiefer in die Dunkelheit griff, spürte sie, wie die Temperatur sank. Die Feuchtigkeit in der Luft verschluckte sie. Als ihre Füße den Höhlenboden berührten, begann Fishman, sich umzusehen: „Es fühlte sich an, als wäre ich in eine andere Welt eingetreten“, sagte sie.

Sie könnte genauso gut auf dem Mars gewesen sein. Und genau deshalb waren Fishman und ihre Kollegen nach Hawaii gekommen.

„Die Mikroben, die wir auf Hawaii gefunden haben, könnten Mikroben ähneln, die einst auf dem Mars lebten, oder sogar Mikroben, die heute dort leben“, sagte Fishman, der zum Zeitpunkt dieser Studie Student im Labor von Sarah Stewart Johnson war , ein außerordentlicher Professor an der Georgetown University in Washington, DC Fishman ist jetzt ein Forscher an den Gladstone Institutes an der University of California, San Francisco.

In der Lavaröhre Mauna Loan gediehen Mikroben, fanden Fishman und ihre Kollegen heraus, sogar in Gebieten, die kein Sonnenlicht erhielten, was die meisten Lebewesen auf der Erde zum Überleben brauchen. In diesen dunklen Bereichen verwendeten die Mikroben wahrscheinlich Chemikalien in den Felsen als Nahrung.

Fishman und ihre Kollegen entdeckten Dutzende von zuvor nicht identifizierten Arten von Mikroben. Sie sammelten auch Erkenntnisse über ihre Lebensräume, die Strategien informieren werden, um eines Tages Proben in Mars-Lavaröhren zu sammeln, berichteten die Forscher am 17. Februar 2023 in der Zeitschrift für geophysikalische Forschung: Planeten. Der Mars ist eines der wichtigsten Ziele der NASA, um nach Anzeichen alter oder aktueller Mikroorganismen zu suchen, wobei mehrere Missionen im Gange sind oder entwickelt werden.

Die Lavaröhre, die Fishman und ihre Kollegen untersuchten, befindet sich an der Nordflanke des Vulkans und wurde vor etwa 200 Jahren gebildet, was ihn auf der geologischen Zeitskala von Milliarden von Jahren als „jung“ qualifiziert. Eine junge hawaiianische Röhre ist weniger von Wasser und anderen Witterungsbedingungen betroffen als ältere Röhren und ähnelt eher den Lavaröhren des Mars, wie sie vor Milliarden von Jahren aussahen.

Als sich auf dem Mars zum ersten Mal Lavaröhren bildeten, ähnelte der Rote Planet wahrscheinlich der Erde, mit aktiven Vulkanen, einer Atmosphäre, einem wärmeren Klima und fließendem Wasser. Da diese Bedingungen dazu beigetragen haben, das Leben auf der Erde zu fördern, haben sie möglicherweise dasselbe auf dem Mars getan. Obwohl die Marsoberfläche für Lebewesen unwirtlich wurde, nachdem der Planet vor etwa 3 Milliarden Jahren seine Atmosphäre abgegeben, abgekühlt und ausgetrocknet hatte, könnten Mikroben in den Untergrund gewandert sein, vermuten Wissenschaftler.

Im Inneren der hawaiianischen Lavaröhre, die von Scheinwerfern beleuchtet wurde, wurden die Wände in einem Wandbild aus Gelb, Orange, Pink, Grün und Weiß beleuchtet. Diese Materialien enthielten eine Reihe von Mineralien, darunter Gips und Calcit, die in Formen angeordnet waren, die Fishman an Pilze und Popcorn erinnerten. Während Fishman in die Höhle gekommen war, um Flocken von der Höhle zu kratzen und sie zurück ins Labor zu bringen, um nach mikrobiellem Leben zu suchen, waren die meisten ihrer Kollegen gekommen, um die Mineralien zu untersuchen. Die Mineralarbeiten sind im Gange, aber sie werden sich mit denen von Fishman überschneiden, wenn sich herausstellt, dass einige der Mineralien eher Mikroben beherbergen als andere. Erkenntnisse aus dieser Forschung könnten Rovern auf dem Mars helfen, vielversprechende Orte zu lokalisieren, an denen sie nach Anzeichen von vergangenem oder gegenwärtigem Leben suchen können.

„Wir haben Mineralien identifiziert, die denen ähneln, die bei Mauna Loa auf der Marsoberfläche und direkt darunter gefunden wurden“, sagte Amy McAdam, Geochemikerin am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland. McAdam ist Mitglied des Wissenschaftsteams hinter dem NASA-Rover Curiosity, der den Mars erkundet und in seinem Chemielabor an Bord Proben analysiert, die von der Oberfläche entnommen wurden.

„Auch wenn es schwierig ist, Lebenszeichen in Marsmineralien zu entdecken, können wir dennoch viel von ihnen über die Umweltbedingungen des frühen Mars lernen und ob diese Bedingungen lebensfreundlich waren oder nicht“, sagte McAdam.

Nach einer Woche Arbeit in der Lavaröhre brachte Fishman etwa 20 Proben in der Größe eines halben Teelöffels in Johnsons Labor zurück. Sie goss jedes in ein Reagenzglas, das mit Flüssigkeit und Glasperlen in der Größe von Sandkörnern gefüllt war. Ein Gerät im Labor schüttelte sie, um die Proben auseinander zu brechen, wodurch Zellen in die Flüssigkeit freigesetzt wurden. Dadurch konnte Fishman DNA aus den Zellen extrahieren. Die Sequenzierung der DNA enthüllte die genetischen Codes für die Organismen.

Fishman hat die Genome von 72 neuen Organismen sequenziert. Bisher hat sie die Genome von zwei Mikroben analysiert, die sie anhand ihrer Merkmale klassifizieren und in globale Datenbanken aufnehmen konnte.