Neue Lebenszeichen von Enceladus

In den Geysiren an Enceladus‘ Südpol stellt meinem Buch „Enceladus“ die hypothetische Sonde „Enceladus Life Finder“ eindeutige Lebenszeichen fest – woraufhin ein Raumschiff, die ILSE, mit einer Crew zu dem Saturnmond geschickt wird. Aber eigentlich fängt alles mit Cassini an, der NASA-ESA-Mission, die ebenda eine relativ hohe Konzentration bestimmter Moleküle gefunden hat, die mit hydrothermalen Schloten am Boden der Ozeane der Erde in Verbindung gebracht werden, insbesondere Wasserstoff, Methan und Kohlendioxid. Die Menge an Methan, die in den Dampffahnen gefunden wurde, war besonders unerwartet.

„Wir wollten wissen: Könnten erdähnliche Mikroben, die den Wasserstoff ‚fressen‘ und Methan produzieren, die überraschend große Menge an Methan erklären, die Cassini entdeckt hat?“, sagt Regis Ferriere, ein außerordentlicher Professor in der Abteilung für Ökologie und Evolutionsbiologie der Universität von Arizona und einer der beiden Hauptautoren einer neuen Studie, die in Nature Astronomy erschienen ist. „Die Suche nach solchen Mikroben, die als Methanogene bekannt sind, am Meeresboden von Enceladus würde extrem anspruchsvolle Tieftauchmissionen erfordern, die für mehrere Jahrzehnte nicht in Sicht sind.“ Ferriere und sein Team wählten deshalb einen anderen, einfacheren Weg: Sie konstruierten mathematische Modelle, um die Wahrscheinlichkeit zu berechnen, dass verschiedene Prozesse, einschließlich der biologischen Methanogenese, die Cassini-Daten erklären könnten.

Auf der Erde tritt hydrothermale Aktivität auf, wenn kaltes Meerwasser in den Ozeanboden sickert, durch das darunter liegende Gestein zirkuliert und in der Nähe einer Wärmequelle, wie z.B. einer Magmakammer, vorbeizieht, bevor es durch hydrothermale Schlote wieder ins Wasser gespuckt wird. Auf der Erde kann dabei Methan entstehen, allerdings sehr langsam. Der größte Teil der Produktion geht auf Mikroorganismen zurück, die das chemische Ungleichgewicht des hydrothermal erzeugten Wasserstoffs als Energiequelle nutzen und in einem als Methanogenese bezeichneten Prozess Methan aus Kohlendioxid herstellen.

Das Team betrachtete die Zusammensetzung der Enceladus-Geysire als das Endergebnis mehrerer chemischer und physikalischer Prozesse, die im Inneren des Mondes ablaufen müssen. Zunächst untersuchten die Forscher, welche hydrothermale Produktion von Wasserstoff am besten zu den Beobachtungen von Cassini passen würde und ob diese Produktion genug „Nahrung“ liefern könnte, um eine Population von erdähnlichen, hydrogenotrophen (Wasserstoff fressenden) Methanbildnern zu erhalten. Zu diesem Zweck entwickelten sie ein Modell für die Populationsdynamik eines hypothetischen Methanbildners, dessen thermische und energetische Nische nach bekannten Stämmen von der Erde modelliert wurde. Die Autoren ließen das Modell dann laufen, um zu sehen, ob ein gegebener Satz chemischer Bedingungen, wie die Dihydrogenkonzentration in der hydrothermalen Flüssigkeit und die Temperatur, eine geeignete Umgebung für das Wachstum dieser Mikroben bieten würde. Außerdem untersuchten sie, welche Auswirkungen eine hypothetische Mikrobenpopulation auf ihre Umgebung hätte – zum Beispiel auf die Austrittsraten von Wasserstoff und Methan in der Geysirfahne.

„Zusammenfassend konnten wir nicht nur bewerten, ob die Beobachtungen von Cassini mit einer für Leben bewohnbaren Umgebung vereinbar sind, sondern wir konnten auch quantitative Vorhersagen über zu erwartende Beobachtungen machen, sollte es tatsächlich zu einer Methanogenese am Meeresboden von Enceladus kommen“, erklärt Ferriere. Die Ergebnisse legen nahe, dass selbst die höchstmögliche Schätzung der abiotischen Methanproduktion – der Methanproduktion ohne biologische Hilfe – auf der Grundlage der bekannten hydrothermalen Chemie bei weitem nicht ausreicht, um die in den Plumes gemessenen Methankonzentrationen zu erklären. Die Hinzunahme der biologischen Methanogenese könnte jedoch genug Methan produzieren, um mit den Beobachtungen von Cassini übereinzustimmen.

„Natürlich behaupten wir nicht, dass im Ozean von Enceladus Leben existiert“, sagt Ferriere. „Allerdings wissen wir nun, wie wahrscheinlich es ist, dass die hydrothermalen Schlote von Enceladus für erdähnliche Mikroorganismen bewohnbar sein könnten. Sehr wahrscheinlich, zumindest auf der Basis der von Cassini gelieferten Daten.“ Das bedeutet nicht, dass Enceladus Leben beherbergt. Aber gelänge irdischen Methanbildnern die Reise dorthin, würden sie wahrscheinlich eine lebensfreundliche Umgebung vorfinden.

Wie Forscher sich die Reaktionen am Grund des Enceladus-Ozeans vorstellen (Bild: NASA / JPL)

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BrandonQMorris
  • BrandonQMorris
  • Brandon Q. Morris, 54, ist Physiker und beschäftigt sich beruflich und privat schon lange mit den spannenden Phänomenen des Alls. So ist er für den redaktionellen Teil eines Weltraum-Magazins verantwortlich und hat mehrere populärwissenschaftliche Bücher über Weltraum-Themen geschrieben. Er wäre gern Astronaut geworden, musste aber aus verschiedenen Gründen auf der Erde bleiben. Ihn fasziniert besonders das „was wäre, wenn“. Sein Ehrgeiz ist es deshalb, spannende Science-Fiction-Geschichten zu erzählen, die genau so passieren könnten – und vielleicht auch irgendwann Realität werden.