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Enceladus: Gibt es auf dem Eismond des Saturns Leben?
Unter der Eiskruste des Saturnmonds Enceladus liegt ein globaler Ozean, dessen Material Fontänen bis ins All schleudern. Zwei neue Studien zeigen nun, dass ein irdischer Methanbildner unter nachgebildeten Enceladus-Bedingungen wachsen kann und dass langsam gefrierende Ozeantröpfchen ihre Bestandteile trennen. Dadurch könnten mögliche Biosignaturen in einzelnen Eispartikeln besonders konzentriert und für künftige Raumsonden leichter auffindbar sein.
Berlin (Deutschland). Enceladus ist ein wichtiges Ziel bei der Suche nach lebensfreundlichen Welten außerhalb der Erde. Unter seiner Eiskruste liegt ein globaler Salzwasserozean. Am Südpol tritt daraus Material in Fontänen aus Wasserdampf und Eispartikeln aus, die die Raumsonde Cassini während ihrer Mission direkt durchfliegen und analysieren konnte.
Die Fontänen liefern damit Material aus einem sonst unzugänglichen Ozean, ohne dass eine Sonde kilometerweit durch Eis bohren müsste. Gleichzeitig war bislang offen, wie originalgetreu einzelne Eispartikel die Zusammensetzung des Ozeans wiedergeben und ob bekannte Lebensformen mit seiner stark alkalischen Chemie zurechtkommen könnten. An beiden Fragen setzen die neuen Arbeiten an.
In der ersten Studie hat ein internationales Team unter Leitung von Prof. Dr. Frank Postberg von der Freien Universität Berlin Cassini-Daten, langjährige Laborexperimente und theoretische Modelle kombiniert. Die Forscher rekonstruierten, was mit winzigen Tröpfchen aus dem Ozean geschieht, wenn sie durch Spalten der Eiskruste nach außen transportiert werden.
Demnach gefrieren die Tröpfchen nicht sofort, sondern vergleichsweise langsam. Dadurch können sich gelöste Bestandteile während des Gefrierens voneinander trennen. So verteilen sich Salze und organische Stoffe auf unterschiedliche Bereiche eines Tröpfchens, und selbst verschiedene Salze wie Natriumchlorid und Natriumcarbonat werden voneinander getrennt.
„Enceladus nimmt uns tatsächlich einen großen Teil der Probenvorbereitung ab, für die in chemischen Laboren auf der Erde gewöhnlich viel Aufwand nötig ist. Die Bestandteile des Ozeans werden voneinander getrennt und gleichzeitig in einzelnen Eispartikeln konzentriert“, erklärt Frank Postberg.
Die gefrorenen Tröpfchen können beim Aufstieg gegen die Wände der Eisspalten prallen und in nur wenige Mikrometer große Bruchstücke zerfallen. Einzelne ausgeworfene Eispartikel bestehen dadurch oft überwiegend aus einer zuvor abgetrennten und stark konzentrierten Substanz. Für die Suche nach Lebensspuren ist diese Vorsortierung wichtig, weil auch biologisch relevante Moleküle oder Zellmaterial in wenigen Partikeln deutlich stärker angereichert sein könnten als im Durchschnitt der Fontäne.
Die zweite Studie prüft eine andere Voraussetzung für mögliches Leben. Vanessa Helmbrecht von der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) und ihre Kollegen stellten im Labor wesentliche Bedingungen des Enceladus-Ozeans nach. Dazu gehörten sehr wenig Sauerstoff, hohe Carbonatkonzentrationen, pH-Werte von 10 bis 11 und hydrothermale Wechselwirkungen zwischen Wasser und Gestein am Ozeanboden.
In diese simulierte Umgebung brachten die Forscher Methanothermococcus okinawensis ein. Das methanbildende Archaeon stammt von heißen Tiefseequellen der Erde und benötigt keinen Sauerstoff. Für seinen Stoffwechsel nutzt es Wasserstoff und Kohlendioxid. In einem üblichen optimalen Labormedium wuchs der Mikroorganismus bei so hohem pH-Wert wegen des Mangels an gelöstem Kohlendioxid nicht.
Im Enceladus-Simulat blieb das Archaeon dagegen aktiv und bildete Methan. Es nutzte dabei Wasserstoff, der durch die nachgebildeten Reaktionen zwischen Wasser und Gestein entstand, und passte seinen Stoffwechsel an die sehr geringe Verfügbarkeit von Kohlendioxid an.