Der Mars hat eine raue und unversöhnliche Umgebung. Der Rote Planet scheint aufgrund der trockenen und eisigen Temperaturen, die in mittleren Breiten durchschnittlich -80 Grad Fahrenheit (-63 Grad Celsius) betragen, unbewohnbar zu sein. Noch schlimmer: Sonnenprotonen und starke galaktische kosmische Strahlung bombardieren ununterbrochen Mars.
In einer bahnbrechenden Untersuchung hat ein Forschungsteam unter der Leitung von Brian Hoffman und Ajay Sharma von Northwestern University entdeckten, dass alte Bakterien in der Nähe der Marsoberfläche viel länger überleben könnten als bisher angenommen. Auch können vergrabene Keime wesentlich länger überleben, weil sie vor Sonnenprotonen und galaktischer kosmischer Strahlung geschützt sind.
Diese Ergebnisse verstärken die Möglichkeit, dass, falls sich jemals Leben auf dem Mars entwickelt hat, seine biologischen Überreste in zukünftigen Missionen aufgedeckt werden könnten, darunter ExoMars (Rosalind Franklin Rover) und der Mars Life Explorer, der Bohrer tragen wird, um Materialien aus 2 Metern unter der Oberfläche zu extrahieren.
Die Forscher zeigten auch, dass einige Bakterienstämme die Feinde ertragen könnten Klima auf dem Mars, was die Möglichkeit erhöht, dass zukünftige Astronauten und Raumfahrer ihre Mikroben unbeabsichtigt auf den Planeten bringen könnten.
Michael Daly, Professor für Pathologie an der Uniformed Services University of the Health Sciences (USU) und Mitglied des National Academies Committee on Planetary Protection, der die Studie leitete, sagte: „Unsere Modellorganismen dienen als Stellvertreter sowohl für die Vorwärtskontamination des Mars als auch für die Rückwärtskontamination der Erde, die beide vermieden werden sollten. Wichtig ist, dass diese Ergebnisse auch Auswirkungen auf die Bioverteidigung haben, da die Bedrohung durch biologische Wirkstoffe wie Anthrax nach wie vor ein Problem für das Militär und die Landesverteidigung darstellt.“
Hoffmann sagte, „Wir kamen zu dem Schluss, dass die terrestrische Kontamination des Mars im Wesentlichen dauerhaft sein würde – über Zeiträume von Tausenden von Jahren. Dies könnte wissenschaftliche Bemühungen zur Suche erschweren Leben auf dem Mars. Ebenso könnten Mikroben, wenn sie sich auf dem Mars entwickelt haben, bis heute überleben. Das bedeutet, dass zurückgesandte Marsproben die Erde kontaminieren könnten.“
Für ihre Studie beginnen die Wissenschaftler mit der Bestimmung der Überlebensgrenzen für mikrobielles Leben durch ionisierende Strahlung. Dann setzten sie sechs verschiedene Arten von irdischen Bakterien und Pilzen einer trockenen, gefrorenen Simulation aus Die Oberfläche des Mars und sie mit Protonen oder Gammastrahlen beschossen (um Strahlung im Weltraum nachzuahmen).
Hoffmann sagte, „Es gibt kein fließendes Wasser oder nennenswertes Wasser in der Marsatmosphäre, sodass Zellen und Sporen austrocknen würden. Es ist auch bekannt, dass die Oberflächentemperatur auf dem Mars in etwa der von Trockeneis entspricht, also ist er tatsächlich tiefgefroren.“
Am Ende kamen die Wissenschaftler zu dem Schluss, dass einige terrestrische Mikroorganismen in der Lage sein würden, auf dem Mars geologische Epochen von Hunderten von Millionen Jahren zu überdauern. Die Wissenschaftler fanden heraus, dass eine robuste Mikrobe, Deinococcus radiodurans oder „Conan the Bacterium“, besonders gut geeignet ist, um die harten Bedingungen auf dem Mars zu überleben. Das Bakterium Conan überdauerte Bacillus-Sporen, die möglicherweise Millionen von Jahren auf der Erde leben, indem es riesige Mengen an Strahlung in der kalten, trockenen Umgebung überlebte.
Die Wissenschaftler setzten Proben hohen Dosen von Gammastrahlung aus und Protonen, ähnlich dem, was der Mars im unmittelbaren Untergrund erleben würde, sowie viel niedrigere Dosen, ähnlich wie wenn ein Mikroorganismus tief begraben würde.
Die Akkumulation von Mangan-Antioxidantien in den Zellen der exponierten Bakterien wurde dann von Hoffmans Team bei Northwestern unter Verwendung einer ausgeklügelten Spektroskopietechnik gemessen. Hoffman fand eine Korrelation zwischen der Anzahl der Mangan-Antioxidantien, die eine Mikrobe oder ihre Sporen tragen, und der Größe der Strahlungsdosis, die sie aushalten kann. Daher erhöht der Gehalt an Mangan-Antioxidantien die Strahlenbeständigkeit und verbessert die Lebensdauer.
In früheren Forschungen entdeckten Wissenschaftler, dass das Bakterium Conan 25,000 Strahlungseinheiten (oder „Greys“) oder etwa 1.2 Millionen Jahre direkt unter der Marsoberfläche standhalten kann, wenn es in Flüssigkeit gehalten wird. Die neueste Studie ergab jedoch, dass das widerstandsfähige Bakterium 140,000 Gray Strahlung widerstehen konnte, wenn es getrocknet, gefroren und tief vergraben wurde – Bedingungen, die für ein Marsklima charakteristisch wären. Die menschliche tödliche Dosis ist 28,000-mal höher als diese.
Obwohl Conan, das Bakterium, nur wenige Stunden an der Oberfläche überleben konnte, während es in ultraviolettes Licht getaucht wurde, verbessert sich seine Lebensdauer dramatisch, wenn es im Schatten liegt oder sich direkt unter der Marsoberfläche befindet. Nur 10 Zentimeter unter der Marsoberfläche begraben, verlängert sich die Überlebensdauer von Conan the Bacterium auf 1.5 Millionen Jahre. Und wenn das kürbisfarbene Bakterium in 10 Metern Tiefe vergraben würde, könnte es satte 280 Millionen Jahre überleben.
Daly sagte, „Obwohl im Untergrund des Mars vergrabene D. radiodurans die geschätzten 2 bis 2.5 Milliarden Jahre seit dem Verschwinden des fließenden Wassers auf dem Mars nicht überleben konnten, werden solche Marsumgebungen regelmäßig verändert und geschmolzen Meteoriteneinschläge. Wir schlagen vor, dass periodisches Schmelzen eine intermittierende Wiederbesiedlung und Ausbreitung ermöglichen könnte. Auch wenn jemals Marsleben existierte, selbst wenn lebensfähige Lebensformen jetzt nicht auf dem Mars vorhanden sind, würden ihre Makromoleküle und Viren viel, viel länger überleben. Das erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass, falls sich jemals Leben auf dem Mars entwickelt hat, dies in zukünftigen Missionen enthüllt wird.“
Journal Referenz:
- William H. Horne, Robert P. Volpe et al. Auswirkungen von Austrocknung und Einfrieren auf die Überlebensfähigkeit mikrobieller ionisierender Strahlung: Überlegungen zur Rückgabe von Marsproben. Astrobiologie. DOI: 10.1089/as.2022.0065
