Neue Indizien – doch Lebenszeichen im Marsmeteorit?

Ist es doch Leben, das die seltsamen Artefakte im ursprünglich vom Mars stammenden Meteorit ALH 84001 erzeugt hat? 13 Jahre nach den ersten Berichten über angebliche Spuren von Mikroorganismen im Gestein ist jetzt eine Arbeit erschienen, die das Thema mit Hilfe moderner Technik wieder aufrollt.


Das ursprüngliche Paper von McKay und Kollegen berief sich – neben seltsam aussehenden möglichen Mikrofossilien – vor allem auf chemische Spuren, die von einstiger Stoffwechselaktivität zeugen sollten. Formationen im Gestein enthielten überraschend große Mengen polyzyklischer aromatischer Kohlenwasserstoffe, die auch auf der Erde Produkt biologischer Aktivität sind, aber vor allem kleine Carbonatplättchen mit seltsamer Struktur. Das Bemerkenswerte an den Carbonatscheibchen ist ein charakteristischer schwarz-weißer Ring um das von Eisen rötlich gefärbte innere. Und dieser Ring hat es in sich. Er enthält Nanokristalle aus Sulfiden und Magnetit – wie sie auch von bestimmten irdischen Lebensformen erzeugt werden.

Das aktuelle Paper befasst sich noch einmal genauer mit der Frage, wie diese ungewöhnlichen Kristallite entstanden – können sie wirklich ein Zersetzungsprodukt der umgebenden Carbonate sein? Oder entstanden sie vor 3,9 Milliarden Jahren zusammen mit den Carbonaten, möglicherweise mit der Hilfe marsianischer Mikroben?

Schon die Struktur der Carbonatscheibchen ist bemerkenswert. Sie sehen zwar aus wie normale kleine Scheibchen, die an der Wandung der Risse im Gestein kleben, tatsächlich ist die Lage komplizierter. Sie sind in kleine Mulden im Gestein eingebettet, und zwar immer nur auf einer Seite des Risses. Geformt sind sie wie Kegelstümpfe – sie verjüngen sich ins umgebende Gestein hinein. Obwohl die seitliche Ausdehnung der Plättchen um den Faktor 10 schwankt, sind sie nach Angaben der Autoren alle etwa gleich dick, etwa 10-15 Mikrometer. Begrenzt werden sie von einer dunklen, sehr magnetitreichen Lage, einer breiteren Schicht aus magnesiumhaltigen Mineralien und einem weiteren Ring aus Magnetit. Insgesamt eine sehr ungewöhnliche Struktur, für deren Entstehung ich erst einmal keine Erklärung wüsste.


Quelle: NASA

Die eigentliche Frage ist aber die nach der Entstehung der Magnetitkristalle, die so sehr denen ähneln, die irdische Mikroben erzeugen. Im Raum stehen zwei Möglichkeiten. Einerseits können sie tatsächlich durch biologische Prozesse entstanden sein, was bedeuten würde, dass auf dem frühen Mars Leben existierte. Oder aber sie sind das Resultat geologischer Prozesse, zum Beispiel thermischer Zersetzung der Carbonate während des Einschlags, der ALH84001 vom Mars zur Erde beförderte. Nach der ersten Aufregung um ALH84001 setzte sich unter Wissenschaftlern die Ansicht durch, dass die Beweise für einen biologischen Ursprung nicht ausreichen – und außerordentliche Behauptungen brauchen außerordentliche Belege. Nirgendwo sonst wie in der Wissenschaft.

Die Autoren des neuen Papers nehmen nun die Zersetzungs-Hypothese unter Beschuss. Die Idee ist, dass eine Schockwelle in Folge eines Meteoriteneinschlages die Carbonate so stark erhitzte, dass Kohlendioxid entwich und nur Eisenoxid – Magnetit – zurückließ. Das passiert tatsächlich, wenn man eisenhaltige Carbonate erhitzt. Aber ob das, was dabei rauskommt, auch den Funden aus dem Meteorit erzeugt ist nicht klar. Die Forscher sind deswegen noch einmal mit modernsten Untersuchungsverfahren angerückt um die Carbonatablagerungen und die enthaltenen Einschlüsse genau zu charakterisieren.

Die Forscher erzeugten extrem dünne Schnitte von Teilen der Carbonatstrukturen, die sie dann mit Hilfe der Transmissionselektronenmikroskopie und der Röntgenmethode EDX, die die chemische Zusammensetzung hochaufgelöst abbilden kann, untersuchten. Dieses Verfahren erzeugt Abbildungen, die besser sind als alles was 1996 zur Verfügung stand. Es hat allerdings den Nachteil, dass das Material dabei mechanisch zerkleinert, in Epoxid eingegossen und mit Wasser durch die Gegend gespült wird. Man kann nie hundertprozentig sicher sein, dass eventuelle Funde nicht doch Artefakte der rabiaten Behandlung sind. Deswegen wurde ein zweites Verfahren eingesetzt, um dünne Schnitte schonender zu erzeugen. Man schält sie mit einem fokussierten Elektronenstrahl ab. Dabei kann man sogar gezielt bestimmte Strukturen untersuchen. Der entscheidende Punkt ist allerdings, dass die Probenvorbereitung so unterschiedlich ist. Wenn man bei beiden Verfahren das Gleiche findet ist die Wahrscheinlichkeit recht hoch, dass es tatsächlich aus der Probe stammt.

 


Carbonatplättchen im Meteorit ALH 84001. Quelle: Thomas-Keprta et al., Geochimica et Cosmochimica Acta
Volume 73(21), (2009), 6631

Um die Hypothese zu überprüfen erhitzten sie irdisches Siderit, das eine ähnliche Zusammensetzung hat wie die Carbonate, und erhitzten es auf Temperaturen, denen die Carbonate in ALH 84001 auch ausgesetzt waren.

Woher weiß man das? Indem man charakteristische Veränderungen in verschiedenen Mineralen vergleicht, zum Beispiel Schocklamellen oder subtilere Veränderungen der Kristallstruktur, kann man ungefähr ermessen, wie hoch der maximale Druck war, dem das Gestein ausgesetzt gewesen sein muss. Der Konsens scheint zu sein, dass das Gestein nicht mehr als etwa 30 GPa erlebt hat, was ganz ordentlich ist. Aus dieser Zahl kann man die maximale Temperaturerhöhung berechnen, sie liegt bei etwas über 300 K, so dass das Gestein höchstens etwa 600 Kelvin ausgesetzt gewesen sein kann.

Im Experiment mit dem irdischen Siderit entstand auch tatsächlich eine ganze Menge Magnetit in Körnchen der richtigen Größe. Allerdings war kein einziges dieser Körnchen aus reinem Magnetit, sondern enthielt als Verunreinigungen Magnesium- und manganhaltige Mineralien. Das allerdings ist bei den Magnetiten in ALH 84001 offenbar nicht der Fall – sie bestehen aus reinem Magnetit, die Spurenelemente der umgebenden Carbonate, speziell Mangan, fehlen.

Einige der Magnetite enthalten dagegen Aluminium und Chrom – die aber kommen im umgebenden Carbonat nicht vor, das eine kann n also nicht aus dem anderen entstanden sein. Das betrifft nur einen kleinen Teil der Magnetite, zeigt aber, dass zumindest einige von ihnen bei der Bildung des Carbonats mit dabei gewesen sein müssen. Gegen die Zersetzungs-Hypothese spricht natürlich auch die ungewöhnliche Verteilung der Magnetite. Die meisten von ihnen lagern in den schwarzen Bändern an den Rändern der Carbonatstrukturen, nur einige wenige im Carbonatkörper selbst. Diese Erkenntnisse widerlegen die These von der Carbonatzersetzung ziemlich eindeutig. Und damit bleibt als plausible Alternative zuerst einmal nur der biologische Ursprung übrig.

Nachgewiesen sind die Marsmikroben damit noch lange nicht. Wir wissen sehr wenig über die Bedingungen, unter denen die Carbonate entstanden sind, und welche Prozesse sie möglicherweise verändert haben. Insofern würde ich auch jetzt noch nicht ausschließen, dass hier irgendein anorganischer Prozess die seltsamen Strukturen erzeugt hat. Aber man kann mit einigem Recht sagen, dass beim derzeitigen Stand der Dinge die biologische Alternative erst einmal die naheliegendere ist.

Thomas-Keprta, K., Clemett, S., McKay, D., Gibson, E., & Wentworth, S. (2009). Origins of magnetite nanocrystals in Martian meteorite ALH84001 Geochimica et Cosmochimica Acta, 73 (21), 6631-6677 DOI: 10.1016/j.gca.2009.05.064

Lars Fischer

Veröffentlicht von

www.fischblog.com

Ich bin gelernter Chemielaborant und habe ab 1999 in diesem Beruf gearbeitet. Anschliessend habe ich an der Uni Hamburg Chemie studiert. Seit dem Abschluss Ende 2006 veröffentliche ich Beiträge in meinem Fischblog und verkaufe Artikel an andere Publikationen. Seit 2008 wohne ich im Raum Heidelberg und bin bei Spektrum der Wissenschaft für das Blogportal Scilogs verantwortlich. Daneben arbeite ich als freier Journalist und Redakteur unter anderem für die digitalen Angebote von Spektrum, veröffentliche auf verschiedenen Social-Media-Plattformen und experimentiere mit Mobile Reporting. Zu meiner Webseite

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