Enceladus: Bausteine für Leben entdeckt

Phosphor auf Enceladus

Ist das der große Durchbruch? Ist der Beweis für Leben auf dem Saturnmond Enceladus gelungen? Die NASA hat dort eine unglaubliche Entdeckung gemacht.

Wenn wir nach außerirdischem Leben suchen, blicken wir oft ganz tief in den Kosmos. Mit dem James-Webb-Teleskop etwa analysieren wir die Atmosphäre Lichtjahre entfernter Exoplaneten wie zum Beispiel im Trappist-1-System, wo die Erkenntnisse bislang aber etwas ernüchternd waren. Bisher gibt es noch kein handfestes Indiz für Leben auf diesen erdähnlichen Planeten.

Aber warum schauen wir immer so weit weg? In unserem Sonnensystem existieren zahlreiche Orte, an denen außerirdisches Leben gedeihen könnte. Denkbar wäre das in der Venus-Atmosphäre, unter der Oberfläche des Mars, und vor allem auf den Eismonden der Gasplaneten Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun. Und ein ganz heißer, oder in dem Fall kalter Kandidat ist der eisige Saturnmond Enceladus, einer der interessantesten Himmelskörper unseres Sonnensystems.

Ein Ozean unter Enceladus

Von der Größe her ist Enceladus fast unscheinbar. Mit einem Durchmesser von rund 500 Kilometern ist er der sechstgrößte Mond des Saturns. Als die NASA-Raumsonde Cassini 2004 den Saturn erreichte, offenbarte sich den Wissenschaftlern eine wirklich erstaunliche Entdeckung. Ursprünglich dachten sie, dass der Enceladus ein gefrorener Eisball sei. Doch schon bald entdeckte Cassini Wasserdampf und Eispartikel, die aus Rissen in der eisigen Oberfläche des Mondes hervortraten. Und dieser spektakuläre Fund deutete darauf hin, dass unter der Kruste ein Ozean existiert.

Größenvergleich zwischen Erde, Mond und Enceladus
Größenvergleich zwischen Erde, Mond und Enceladus

Enceladus ist einer der wenigen Himmelskörper in unserem Sonnensystem, von dem wir sicher wissen, dass er flüssiges Wasser enthält. Aber das ist noch nicht alles. Was Enceladus noch bemerkenswerter macht, ist seine intensive geologische Aktivität. Diese gewaltigen Fontänen, die Cassini beobachtet hat, und die übrigens atemberaubende Höhen von mehreren hundert Kilometern erreichen, verraten uns nämlich noch mehr.

Enceladus und Geothermie

Die Beobachtungen deuten darauf hin, dass Enceladus geothermische Aktivitäten in seinem Inneren besitzt, die eine ständige Erneuerung und den Ausstoß von Material ermöglichen. Und das bedeutet, dass Enceladus ein lebendiger im Wandel begriffener Himmelskörper ist. Nicht die schlechteste Voraussetzung für Leben, oder?

Denn die Existenz von flüssigem Wasser und geothermischer Aktivität auf Enceladus ist genau die Kombination, nach der Exobiologen Ausschau halten. Und viele Forscher vermuten, dass unter der eisigen Oberfläche dieses Saturnmonds Bedingungen herrschen könnten, die für mikrobielles Leben geeignet sind.

Die Tatsache, dass auf Enceladus Wasserdampf, Eispartikel und organische Verbindungen entdeckt wurden, können uns optimistisch stimmen, dass dieser Himmelskörper lebensfreundliche Umgebungen beherbergen könnte. Und nun gibt es eine neue sensationelle Entdeckung hinsichtlich der Möglichkeit von Alien-Lebensformen auf Enceladus.

Aufbau von Enceladus (NASA_JPL-Caltech)
Aufbau von Enceladus (NASA_JPL-Caltech)

Lebensformen auf Enceladus

Wenn Enceladus aus seinen Eisvulkanen Partikel herausschleudert, können diese immens weit in den Weltraum fliegen. Die Sonde Cassini ist durch diese Partikelwolken geflogen. Und eine internationale Forschungsgruppe geleitet von Professor Frank Postberg von der Uni Berlin hat die dabei gesammelten Daten der Cassini-Raumsonde ausgewertet und Phosphatverbindungen im Ozean unter der eisigen Oberfläche von Enceladus nachgewiesen. Diese Phosphate ähneln denjenigen, die auch in irdischen Organismen vorkommen. Und dieser bahnbrechende Fund ist der erste eindeutige Nachweis von Phosphor in einem außerirdischen Ozean überhaupt.

Was ist eigentlich Phosphor?

Phosphor ist ein essenzielles Element für die Entstehung und Aufrechterhaltung von Leben, wie wir es kennen. Es spielt eine entscheidende Rolle bei der Struktur und Funktion von Biomolekülen wie DNA und RNA. Also ohne Phosphor würden eure schönen Gene euch nicht zu dem fantastischen Menschen machen, der Ihr seid.

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Phosphor ist außerdem ein zentraler Bestandteil der zellulären Energieübertragung und vieler lebenswichtiger biochemischer Reaktionen. Die Existenz von Phosphorverbindungen im Ozean von Enceladus ist also ein wichtiges Indiz für außerirdisches Leben. Denn wenn Leben so aufgebaut ist, wie wir es von der Erde kennen, dann muss Phosphor vorhanden sein.

Und es wird noch besser, denn die Analysen des Forscherteams deuten darauf hin, dass die Konzentrationen von Phosphorverbindungen in Enceladus’ Ozean mindestens 100-mal höher sein könnten als in den Ozeanen der Erde. Und höhere Phosphorkonzentrationen erhöhen die Wahrscheinlichkeit, dass die benötigten Bausteine für lebenswichtige biochemische Prozesse in ausreichender Menge vorhanden sind. Am Ende ist Enceladus also noch die bessere Erde. Der Mitautor der neuen Studie Christopher Glein sagt: „Mit dieser Entdeckung ist nun bekannt, dass der Ozean von Enceladus die strengste Voraussetzung für Leben erfüllt. Wir müssen zu Enceladus zurückkehren, um zu sehen, ob der bewohnbare Ozean tatsächlich bewohnt ist.” 

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Und das ist ein so sensationeller Fund, weil das das fehlende Puzzleteil war. Wissenschaftler hatten vorher die anderen wichtigen Bausteine des Lebens im Ozean von Enceladus gefunden: Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Schwefel und Sauerstoff. Nur Phosphat fehlte und das gilt von diesen Zutaten des Lebens als die seltenste im Kosmos. Jetzt steht fest, dass alle Zutaten im Enceladus-Ozean vorhanden sind. Nach allem, was wir wissen, ist es ein perfekter Ort für Leben.

Heißt das, dass es dort definitiv außerirdisches Leben gibt? Solange wir nicht wissen, wie aus diesen Zutaten Leben entsteht, wäre es vermessen, das zu sagen. Hauptautor der Studie Professor Postberg sagt: „Wir haben Anzeichen für etwas gefunden, das darauf hindeutet, dass sich dort ziemlich gut Leben bilden könnte. Es ist einfach ein Indikator für die Bewohnbarkeit, und zwar ein sehr guter und wichtiger.”

Vielleicht ist es so, dass dort, wo die Zutaten des Lebens vorhanden sind, auch Leben entstehen dürfte. Die Alternative wäre, dass Leben etwas Kurioses wäre, etwas quasi Unmögliches, ein Unfall des Universums und das wiederum würde bedeuten, dass die Erde ziemlich einmalig in diesem unendlichen Weltraum ist. Und das scheint doch wirklich unglaublich.

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Was versteckt sich unter dem Marianengraben?

Marianengraben

Unter dem Marianengraben befindet sich etwas sehr Geheimnisvolles, das Einfluss auf den ganzen Planeten hat. Eventuell könnte es sogar die Fragen über die Entstehung des Lebens auf der Erde beantworten.

Wir wissen mehr über den Mars als über die Ozeane unserer Erde. Die Oberfläche des roten Planeten ist komplett kartiert, der Boden der Weltmeere noch lange nicht. Da unten wartet eine geheimnisvolle Welt auf uns, in der es noch jede Menge zu entdecken gibt. Und einer der Orte, der die Fantasie am meisten anregt, ist der Marianengraben, der beeindruckendste Tiefseegraben unseres Planeten. 

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Zwischen der philippinischen und der pazifischen Kontinentalplatte erstreckt er sich bis zu elf Kilometer in die Tiefe. Die Tiefen des Mariengrabens gehören noch zu den letzten unerforschten Orten unserer Erde. Die tiefste Stelle der Weltmeere liegt im Marianengraben, welche Stelle das genau ist, darüber ist man sich nicht einig. Es gibt mehrere Anwärter und die unterscheiden sich alle um ein paar Meter. Die beiden Favoriten für die tiefsten Stelle sind das Challenger Tief mit einer Tiefe von 10.994 Metern und das Witjaftief mit einer Tiefe von 11.034 Metern. Es gibt aber bei beiden Messungenauigkeiten von plus minus 40 Metern.

Hier liegt der Marianengraben
Die Lage des Marianengrabens

Tiefsee-Gigantismus im Marianengraben

Und selbst in den unvorstellbaren Tiefen des Marianengrabens existiert noch Leben. Allerdings keine Megalodons oder so. Das wäre zwar cool, aber gehört ins Reich der Fantasie. Tiefseeroboters haben in einer Tiefe von 8.145 Metern dort unten tatsächlich noch Fische gefunden. Und nicht nur Fische, auch gigantische Krebse, die viel größer sind als ihre Verwandten weiter oben in den Ozeanen. Dieses Phänomen bezeichnet man als Tiefsee-Gigantismus. 

Aber wir wollten ja heute herausfinden, was sich unter dem Marianengraben befindet. Stellen wir uns mal vor, Ihr habt eure Tauchtour in den Marianengraben entgegen aller Warnungen doch durchgeführt und jetzt steht Ihr am tiefsten Punkt auf dem Meeresboden und bohrt euch von dort nach unten. Wo würdet Ihr ankommen? 

Genau, in der Erdkruste. Die Erdkruste besteht aus einer dünnen Schicht aus festem Gestein, die auf einer dickeren Schicht aus weicherem, plastischem Gestein ruht, dem Erdmantel. Und jetzt kommt das Interessante: Die Dicke der Erdkruste variiert je nachdem, ob sie sich unter Kontinenten oder unter dem Ozean befindet. Die durchschnittliche Dicke der Erdkruste beträgt etwa 30 Kilometer unter den Kontinenten und etwa sieben Kilometer unter den Ozeanen. 

Die Erdkruste unter dem Marianengraben

Die ozeanische Kruste unter dem Marianengraben ist besonders dünn, weil der Marianengraben selbst ja schon so tief nach unten reicht. Würde man sich zum Erdkern bohren wollen, wäre der Boden des Marianengrabens also nicht der schlechteste Startpunkt – das aber ist natürlich völlig unmöglich. Trotzdem wissen wir schon jede Menge über den Erdkrustenbereich unter dem Marianengraben. Der Graben bildet sich an der Stelle, wo sich zwei tektonische Platten treffen. Die philippinische Platte taucht fast senkrecht unter die pazifische Platte ab, das nennt man Subduktion. Diese Subduktion führt dazu, dass die ozeanische Erdkruste unter der Pazifischen Platte in den Mantel geschoben wird und somit die Erdkruste an dieser Stelle dünner wird. 

Darstellun der Subduktionszone, KDS4444 Wikimedia Commons
Darstellung der Subduktionszone, KDS4444 Wikimedia Commons

Und da stellt sich jetzt die Frage: Wenn diese tektonischen Platten dort untereinander gleiten, was passiert mit dem darüber liegenden Wasser? Das wird von der abtauchenden Erdplatte mit nach unten befördert. Wasser aus den Tiefen des Marianengrabens wird also in der Subduktionszone in die unter der Erdkruste liegende Mantelschicht befördert. Das passiert auch in anderen Subduktionszonen, sodass ein erheblicher Teil des weltweiten Wasservorrats gar nicht in den Ozeanen oder der Atmosphäre gespeichert ist, sondern im Erdmantel. 

Meteorit

Nicht von tief unten, aber von weit oben: Ein echter Eisenmeteorit aus dem All!

Wasserkreislauf unter der Erdkruste

Vor einigen Jahren fanden Wissenschaftler heraus, dass das Wasser bis zu 24 Kilometer in die Tiefe verfrachtet wird, also weit unter die Erdkruste. Stellt euch mal vor, Ihr seid eine kleine Garnele und schwimmt nichtsahnend in der Tiefsee rum und plötzlich werdet Ihr unter die Erdkruste subduziert.

Eine Sache ist aber auffällig: Der Meeresspiegel sinkt nicht ab, obwohl so viel Wasser im Erdmantel verschwindet. Nach den Gesetzen der Logik, muss es also irgendwo wieder in den Ozean austreten. Es gibt scheinbar einen gigantischen weltweiten Wasserkreislauf durch den Erdmantel. Und jetzt wird es wirklich aufregend: Forscher denken, dass ein großer Teil des Wassers aus Tiefseevulkanen wieder in die Ozeane gelangt. Genauso wie auf der Erdoberfläche Vulkane dort entstehen, wo sich Kontinentalplatten treffen. 

Stammt das irdische Leben aus den Tiefseevulkanen?

Viele Wissenschaftler denken, dass genau in diesen Tiefseevulkanen das irdische Leben entstanden sein könnte. Das nennt man hydrothermale Ursuppen-Theorie. Die hydrothermalen Quellen in der Nähe von Tiefseevulkanen produzieren heiße, mineralreiche Flüssigkeiten, die in den Ozean auströmen. Diese Flüssigkeiten sind oft mehrere 100 Grad heiß und haben einen hohen Druck und einen hohen Gehalt an chemischen Verbindungen, die als potenzielle Energiequellen für Leben dienen können. Und an den Wänden der hydrothermalen Schornsteine können sich Mineralien wie Eisen, Schwefel und Kupfer anreichern, die als Katalysatoren für chemische Reaktionen dienen und die Entstehung von komplexen organischen Molekülen begünstigen können. 

In der Nähe von diesen Tiefseevulkanen, die man auch Schwarze Raucher nennt, wurden Organismen gefunden, die in der Lage sind, diese hydrothermalen Flüssigkeiten zu nutzen, um Energie zu gewinnen. Diese Organismen nennt man Extremophile und obwohl sie sehr einfach aufgebaut sind, können sie unter extremen Bedingungen überleben und sich vermehren. Wenn die hydrothermale Ursuppentheorie stimmt, ist das hier also euer Ururururururururur-Opa. 

Extremophile Lebensformen im Marianengraben (Nereis Sanders, Philippe Crassou Science Source)
Extremophile Lebensformen im Marianengraben (Nereis Sanders, Philippe Crassou Science Source)

Zur Zeit der Entstehung des Lebens gab es den Marianengraben noch nicht. Er ist erst rund 50 Millionen Jahre alt. Aber die Prozesse, die sich heute unter dem Marianengraben in der Subduktionszone abspielen, sind genau dieselben, die zur Entstehung des Lebens geführt haben könnte. Der Gedanke, dass wir jetzt nur hier sind, weil mal Wasser durch die Erdkruste gepumpt wurde, sich mit Mineralien anreicherte und dann erhitzt aus einem Tiefseevulkan ausgespuckt wurde – unfassbar, oder?

Übrigens ist das ganze Thema noch super geheimnisvoll und viele andere Subduktionszonen sind wesentlich schlechter erforscht als die unter dem Marianengraben. Der Geophysik-Professor Douglas A. Wiens sagt: “Unterscheidet sich die Wassermenge von einer Subduktionszone zur anderen, je nach der Art der Verwerfung, die bei der Biegung der Platte auftritt? Es gibt Hinweise darauf in Alaska und in Mittelamerika. Aber noch niemand hat sich die tiefere Struktur angesehen, wie wir es im Marianengraben tun konnten.”

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