Nach heutigem Kenntnisstand waren vor 3,7 Milliarden Jahren die Bedingungen für mikrobielles Leben auf dem Mars recht günstig. Ein internationales Forscherteam hat erstmals quantitativ untersucht, ob und wie sich Mikroben unter den damaligen Bedingungen entwickeln konnten. Ihr Ergebnis: Ähnlich wie auf der Erde könnten auch auf dem Mars Bakterien dominiert haben, die sich von Wasserstoff ernährten und Methan produzierten. Doch gleichzeitig verschlechterten Bakterien ihre Lebensbedingungen auf dem Mars: Der Planet kühlte durch Methan um etwa 40 Grad ab, berichten Wissenschaftler im Fachblatt „Nature Astronomy“.
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„Auf der Erde gehörten hydrogenotrophe Methanogene, also wasserstoffverbrauchende und methanproduzierende Einzeller, zu den ersten Lebensformen“, erklären Boris Sauterey von der University of Arizona und seine Kollegen.
Obwohl diese Bakterien hauptsächlich in den Ozeanen der Erde aktiv waren, bot ihnen die poröse Kruste des Mars einen idealen Lebensraum. „Dort waren sie vor ultravioletter und kosmischer Strahlung geschützt“, sagen die Wissenschaftler, „und das dortige Wasser lieferte ihnen den Wasserstoff für ihren Stoffwechsel.“
In einer von Kohlendioxid dominierten Atmosphäre wie dem Mars erzeugt Wasserstoff einen stärkeren Treibhauseffekt als Methan.
Boris Sauterey von der University of Arizona
Das von Sauterey und Kollegen entwickelte Modell zeigt, dass Methanogene vom Mars eine ähnliche Biomasse produziert haben könnten wie ihre Gegenstücke in den Ozeanen der Erde. Allerdings mit ganz anderen Folgen.
Während das von Bakterien produzierte Methan als Klimagas die Temperatur der Atmosphäre auf der Erde stabilisierte, sorgte es auf dem Mars für eine Abkühlung um 33 bis 45 Grad. Dadurch konnten sich Mikroorganismen auf dem Roten Planeten nicht an die Oberfläche ausbreiten, sondern mussten in immer tiefere Gesteinsschichten wandern.
Wasserstoff abgebaut, Methan produziert
Die unterschiedliche Reaktion des Planetenklimas auf die methanogenen Bakterien erscheint zunächst paradox, lässt sich aber durch die unterschiedliche Zusammensetzung der Atmosphären der beiden jungen Planeten erklären. „In einer von Kohlendioxid dominierten Atmosphäre wie dem Mars erzeugt Wasserstoff einen stärkeren Treibhauseffekt als Methan“, erklären die Forscher. Daher führen die Zersetzung von Wasserstoff und die Produktion von Methan zu einer Abkühlung.
Allerdings dominierte schon damals Stickstoff in der Erdatmosphäre. Der Effekt ist genau umgekehrt. Dieser Unterschied zeigt, wie wichtig Klimarückkopplungen für die Entwicklung des Lebens auf einem Planeten sind und dass sie in beide Richtungen wirken können. „Rückkopplungen zwischen Leben und Umwelt können die Bewohnbarkeit auf planetarischer Ebene bedrohen“, sagen die Wissenschaftler.
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Der Kühleffekt könnte auf dem Mars sogar noch stärker gewesen sein, da das Modell die Auswirkungen eines möglichen Oberflächenfrosts nicht berücksichtigt. Dies erfordert verbesserte Klimamodelle. Die Forscher geben Hinweise darauf, wo auf dem Mars Spuren von methanogenen Bakterien am ehesten in geringer Tiefe zu finden sind: im Tiefland von Hellas und Isidis sowie im Jezero-Krater. Diese Regionen dürften weniger abgekühlt und frei von Oberflächeneis geblieben sein. dpa
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