Die alten Seen auf dem Mars könnten in der Lage gewesen sein, Mikroorganismen vor schädlicher ultravioletter Strahlung zu schützen. Dies ist die zentrale Erkenntnis einer Studie, die am Astrobiologischen Labor (AstroLab) am Institut für Chemie (IQ) der USP durchgeführt wurde. Im November wurde die Studie in der Fachzeitschrift Astrobiology veröffentlicht, einer der führenden Publikationen auf dem Gebiet der Astrobiologie. Diese Forschung wird als wichtiger Fortschritt auf dem Weg zu einem besseren Verständnis potenziell bewohnbarer extraterrestrischer Umgebungen angesehen.
Die Forscher untersuchten, wie Eisenionen (Fe³⁺) Mikroorganismen in flüssigem Wasser schützen können, indem sie ultraviolettes Licht der C-Klasse absorbieren, eine Strahlung, die von der dünnen Marsatmosphäre nicht blockiert wird und für das Leben, wie wir es kennen, äußerst schädlich ist. Zu diesem Zweck führten sie Experimente mit dem Modellorganismus Saccharomyces boulardii durch, einer Hefe, die empfindlich gegenüber ultraviolettem Licht und gleichzeitig resistent gegen Säure ist. Diese Hefe übersteht unseren Magensaft, wenn sie zur Wiederherstellung der intestinalen Flora eingesetzt wird.
Die schützende Wirkung von Eisen, das im Regolith der trockenen Marsoberfläche vorkommt, war bereits bekannt. Regolith ist eine oberflächliche Schicht aus zerkleinerten Gesteinen, Staub und Boden. „Es war ebenfalls untersucht worden, wie Eisen in wässrigen Lösungen vor ultraviolettem Licht schützt, jedoch unter Verwendung von sehr komplexen Modellen, die schwer anzuwenden sind“, erläuterte der Hauptautor der Studie, Gabriel Gonçalves Silva. Die Forschung entstand im Rahmen seiner Doktorarbeit am IQ. „Wir wollten ein einfaches Modell, das für Simulationen mit unterschiedlichen ultravioletten Strahlungsniveaus und Konzentrationen von Eisenionen verwendet werden kann“, führte der Forschungsteilnehmer des AstroLab weiter aus.
Die Experimente wurden mit Proben von Saccharomyces boulardii in wässrigen Lösungen mit unterschiedlichen Konzentrationen von Eisenionen (Fe³⁺) durchgeführt. Die Proben wurden steigenden ultravioletten Strahlungsniveaus ausgesetzt, um die Überlebensrate der Mikroorganismen zu messen. Die Ergebnisse zeigten, dass bereits Lösungen mit relativ niedrigen Konzentrationen von Eisenionen in der Lage sind, die Hefe vor der Strahlung nahe der Oberfläche zu schützen, was es der Reproduktionsrate der Mikroorganismen erlaubt, die durch die ultraviolette Strahlung verursachten Verluste auszugleichen.
Bewohnbarkeit nahe der Oberfläche
Bei der Anwendung des Modells auf Simulationen von Marsseen kamen die Forscher zu dem Schluss, dass die minimale bewohnbare Tiefe für die getestete Hefe lediglich 1 Zentimeter betragen könnte, während es bei dem Bakterium Acidithiobacillus ferrooxidans, das häufig im marsspezifischen Kontext untersucht wird, etwa 1 Meter sein könnte. Dies deutet darauf hin, dass alte Seen auf dem Mars möglicherweise günstige Bedingungen für mikrobielle Lebensformen geboten haben, dank des Schutzes durch die in Wasser vorhandenen Eisenionen. „Da wir keinen Zugang zu den Marsseen haben, bietet uns das Modell eine Annäherung an die Lebensbedingungen, die es dort gegeben haben könnte“, erklärt Ana Paula Schiavo, Postdoktorandin am IQ und Mitautorin der Studie.
Die Präsenz von Mineralien wie Jarosit an der Marsoberfläche, die in Umgebungen mit flüssigem und sauerem Wasser entstehen, verstärkt die Hypothese, dass der Mars einst Seen mit hohem Eisengehalt beherbergte, der das Wasser ansäuert. Orte wie der Krater Jezero, der gegenwärtig von dem NASA-Rover Perseverance erkundet wird, sind Beispiele für geologische Formationen auf dem Mars, die möglicherweise vor mehr als 3 Milliarden Jahren Seen beherbergen konnten, als der Planet noch nicht den größten Teil seiner Atmosphäre verloren hatte.
Experten hoben die Bedeutung der Studie hervor. Dimas Zaia, eine der führenden Autoritäten in der präbiotischen Chemie und Professor an der Universidade Estadual de Londrina (UEL), bezeichnete die Studie als „eine relevante wissenschaftliche Unterstützung bei der Suche nach Lebensformen auf dem Mars“. Der Physiker James Green, ehemaliger Leiter der NASA, kommentierte den Artikel per E-Mail und betonte, dass das Leben auch unter starker Strahlung Wege findet, um zu überleben: „Mikroben wurden bereits über der Ozonschicht gefunden, verborgen im Staub der dünnen Atmosphäre.“ Evelyn Sanchez, Expertin für Paläobiologie und Professorin an der Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM), beschrieb die Forschung als kühn und bedeutsam, um die Grenzen und Anpassungen des Lebens in extremen Bedingungen zu verstehen. „Die Studie trägt dazu bei, Brasilien als Protagonisten in astrobiologischen Forschungen, insbesondere in der Modellierung, zu festigen“, bewertet Sanchez, die auch Präsidentin der Brasilianischen Gesellschaft für Astrobiologie ist.
Fabio Rodrigues, Direktor des AstroLab und Professor am IQ, betonte, dass seine Gruppe von Forschern auch großen Wert auf Strahlungsresistenz von Organismen legt. „Diese Stressquelle ist wichtig in hochatmospärischen Regionen der Erde und in extraterrestrischen Umgebungen wie dem Mars“, kommentiert Rodrigues, der ebenfalls Mitautor des Artikels ist. An der Arbeit waren auch Forscher der Universidade Federal de São Carlos (UFScar) und der Universidade Paulista (Unip) beteiligt.
Für weitere Informationen: [email protected], mit Gabriel Gonçalves; [email protected], mit Ana Paula Schiavo; [email protected], mit Fabio Rodrigues.
* Fapesp-Stipendiat Mídiaciência
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