Methan auf dem Mars: Geologie oder Biologie?

Aufgrund einer neuen Studie wird vermutet, dass Wolken aus Methangas die über bestimmte Orte auf dem Mars im Jahr 2003 entdeckt wurden, entweder auf aktive geologische Prozesse hindeuten oder vielleicht auf Methan-Absonderungen von Mikroben, die tief unter der Marsoberfläche ihr Leben verbringen.

Trotz dieser neuen Berichte gibt es aber keine schlüssigen Beweise für vorhandenes Leben auf dem roten Planeten. Vielmehr geben diese neuen Erkenntnisse den Forschern Rätsel auf.
Methan, ein kleiner aber wichtiger Bestandteil der Erdatmosphäre, ist in winzigen Mengen auch in der Mars-Atmosphäre (besteht zu 95% aus Kohlendioxid) gefunden worden; ein seltener Zufall. Tatsächlich wurde bis 2003 auf allen bis dahin gemachten Aufnahmen kein Hinweis auf Methan entdeckt.. Erst der Mars-Express-Orbiter der ESA fand eine mögliche Methan-Signatur.
Eine Suche, die mit drei bodengestützten Teleskopen durchgeführt wurde, erfasste über einen Zeitraum von rund 3 Marsjahren (7 Erdjahre) 90 % der Marsoberfläche. Bei dieser Suche wurden an bestimmten Orten Wolken aus Methangas entdeckt, deren Intensitäten mit den Jahreszeiten variierten. Vor allem in den Regionen Arabia Terra, Nili Fossae und Syrtis Major wurden Hinweise auf Methangas gefunden. Durchgeführt wurde diese Suche durch die NASA und der National Science Foundation. Im Jahr 2005 fanden Forscher Anzeichen von Wassereis unter der Oberfläche nahe dem Mars-Äquators. Interessanterweise war dies nahe einem Areal wo Methan entdeckt worden war.
Die Methanwolken begannen sich in beginnenden Mars-Frühling auf der nördlichen Hemisphäre zu zeigen, wurden kontinuierlich stärker und hatten ihren Höhepunkt im Spätsommer. Während der Studie wurde bei der größten Methanwolke ein Ausstoss von 21 000 Tonnen Methan registriert. Von woher genau dieses Methan stammt ist noch unbekannt, aber die Forscher haben einige Ideen. Michal Mumma, Autor dieser Studie und sein Team berichteten darüber in der Online-Ausgabe des Journals Science vom 15. Januar 2009.

Geo oder Bio?
Die Freisetzung von Methan geschieht vermutlich durch die zunehmende Erwärmung im Lauf des Sommers auf der nördlichen Marshemisphäre. Dies ist zumindest die Meinung von Mumma.
Diese Erwärmung könnte Eis zum Schmelzen bringen, welches sich normalerweise tief in den Poren und Rissen von Böschungen oder Kraterwänden befindet. Dies ist etwa so wie bei einem Winter auf der Erde. (Auf der schattigen Seite einer Strasse bleibt das Eis gefroren, während es auf der sonnigen Strassenseite Wasser und Matsch gibt). Beim Mars würde sich in diesem Fall das Methan unter der Oberfläche befinden.
Oder, meint Mumma, das Methan wird durch geochemische Prozesse nahe der Oberfläche freigesetzt. Auf jeden Fall können die Forscher dies bis jetzt noch nicht restlos klären.
Auf Erden ist einer der wichtigsten geologischen Prozesse die Freisetzung von Methan durch Vulkanismus. Aber auf dem Mars scheint es anders zu sein, weil bis jetzt nicht festgesellt werden konnte, ob sich größere Mengen anderer Gase aus Vulkanen auf die Oberfläche ergießen.
Eine weitere Möglichkeit wäre ein Prozess namens "Serpentisation". Diese verwandelt Eisenoxid in ein Mineral um, welches als Serpentin bekannt ist. Die verlockendste Möglichkeit aber wäre, dass Methan von unterirdisch lebenden Mikroben stammt.

Möglich Analogien dazu auf der Erde wären die Gemeinschaften von Mikroorganismen, die sich in Goldminen einige Kilometer unter der Erdoberfläche im Witwatersrand-Becken in Südafrika befinden. Die Mikroben verwenden molekularen Wasserstoff (der hergestellt wird durch Radioaktivität in den umliegenden Felsen, der die Wassermoleküle auseinanderbricht) als Energiequelle und verwandeln Kohlendioxid in Methan. Da Photosynthese dazu nicht erforderlich ist, könnte sich der gleiche Prozess unter der Kryosphäre abspielen, tief unter der Marsoberfläche, wo der Übergang von Eis zu flüssigem Wasser stattfindet.
Bis jetzt kann weder behauptet noch widerlegt werden, ob es biologische Prozesse sind oder nicht.
Inzwischen arbeitet Onstott von der Princeton Universität und Kollegen an einem technischen Instrument, dass die Herkunft von Methan feststellen soll. Ein solches Gerät könnte dann bei einer zukünftigen Rover-Mission eingesetzt werden kann

Von kurzer Dauer
Ausserhalb der Wolken aus Methan waren die Methankonzentrationen sehr gering, was darauf hindeutet, dass sich dieses Gas nicht weit von des Austrittstellen entfernt hat oder lange in der Marsatmosphäre bestehen kann. Tatsächlich war die Lebensdauer noch kürzer als erwartet oder könnte durch Photolyse (Reaktion auf Sonnenlicht), der üblichen Methode der Zerstörung von Methan, erklärt werden.
Auch Oxidation, der gleiche Prozess der Eisen rosten lässt, könnte Methan zerstören. Die Viking-Lander haben Peroxide in der Erde des Mars gefunden und der Phönix-Lander fand Beweise für Perchlorate; ein weiteres Oxidationsmittel. Ob sich Perchlorate auch ausserhalb der Polarregionen befinden ist noch nicht bekannt. Mumma und Kollegen sind der Meinung, dass mit Peroxid beschichtete Staubkörner in die Atmosphäre gelangen könnten und so das Methan zerstören.
Das Team plant, mehr Beobachtungen mit bodengstützten Teleskopen durchzuführen um einerseits vielleicht weitere Methanwolken zu finden und andererseits herauszufinden, ob diese im Sommer wieder verstärkt auftreten. Es ist ja bis jetzt noch ungeklärt, ob das Phänomen sporadisch auftritt oder jährlich wiederkehrt. Beobachtungen von der Erde aus könnten wichtige Hinweise liefern, doch die endgültige Gewissheit wird erst durch Erkundungen mit Marsrovern vor Ort möglich sein.

Mit dem Mars Science Laboratory Rover (MSL), dessen Start für 2011 geplant ist, hoffen die Forscher mehr über den Ursprung des Methan herauszufinden.


20. Jänner 2009/SP
Verein Kuffner-Sternwarte