Eisschilde der Antarktis. Bildnachweis: NASA Zum Vergrößern anklicken
Pamela Conrad, Astrobiologin des Jet Propulsion Laboratory der NASA, ist bis ans Ende der Erde gereist, um das Leben zu studieren. Conrad trat kürzlich in James Camerons 3-D-Dokumentation „Aliens of the Deep“ auf, in der sie und mehrere andere Wissenschaftler seltsame Kreaturen untersuchten, die den Meeresboden bewohnen.
Am 16. Juni 2005 hielt Conrad einen Vortrag mit dem Titel „A Bipolar Year: What We Can Learn About Looking for Life on Other Planets by Working in Cold Deserts“.
In Teil 1 dieses bearbeiteten Transkripts beschreibt Conrad, nach welchen Anzeichen wir suchen könnten, um zu sehen, ob es Leben in einer fremden Umgebung gibt.
„In den letzten drei Jahren war ich mit einigen meiner Kollegen an einem Projekt beteiligt, das uns in heiße und kalte Wüsten führt. Wir wollen die Signaturen des Lebens beobachten und sehen, ob wir den Unterschied zwischen Orten erkennen können, an denen Leben ist und wo nicht. Der Grund, warum wir in die Wüste gehen, ist, die Anzahl der Störvariablen zu reduzieren, die durch alle Arten von Leben eingeführt werden. Grundsätzlich möchten wir den Hundekot nicht wegkratzen, um die Bakterien im Schmutz zu finden.
Im vergangenen Jahr hatten wir das Privileg, sowohl in die Arktis als auch in die Antarktis zu reisen. Dies ist also mein bipolares Jahr, und was wir dort gemacht haben, ist für die Weltraumforschung relevant, denn wie in einer Wüste sind die Bedingungen auf der Oberfläche anderer Planeten sehr rau.
Wir schauen uns Gesteine an, weil, wenn das Leben schon einmal war und schon weg ist – mit anderen Worten, es ist tot, oder es ist so tot, dass es versteinert und verändert wurde – das kann man in den Gesteinsaufzeichnungen finden.
Um überall Leben zu entdecken, müssen Sie in der Lage sein, die Umgebung zu untersuchen und messbare Hinweise zu finden. Wenn es nicht etwas ist, das man in messbaren Begriffen definieren kann, ist es keine Wissenschaft. Per Definition tappen wir also sozusagen in der Kälte.
Eine der Herausforderungen besteht darin, messbare Begriffe zu finden, mit denen Sie das Leben definieren können. Die Begriffe müssen universell genug sein, um das Leben auf einem anderen Planeten nicht zu verpassen, wenn es anders wäre als das Leben, das wir hier haben. Wir haben einen Beispielsatz von einem: der Biosphäre auf der Erde. Wir versuchen, das Wissen, das wir über das Leben hier haben, zu nutzen, um diese Begriffe zu finden, und versuchen daher, das Leben in den allgemeinsten beschreibenden Begriffen zu betrachten, die wir können.
Wir suchen das Leben an bewohnbaren Orten; Orte, die das Leben unterstützen können. Bewohnbarkeit ist jedoch schwer zu definieren, da wir nur eine vage Vorstellung davon haben, was eine Umgebung bewohnbar macht. Bei der NASA suchen wir sehr nach Wasser als einer der Facetten der Bewohnbarkeit.
Wasser ist für das Leben in der Wüste genauso wichtig wie für uns. Nach einem Neuschnee, wenn sich die Felsen aufheizen und das Eis schmelzen, sehen Sie eine Blüte von Cyanobakterien auf der Oberfläche des Gesteins. Sie können jedoch eine minimale Existenz aufrechterhalten, wenn es nicht viel Niederschlag gibt.
Ein Grund, warum sich der Stoffwechsel im antarktischen Winter verlangsamen muss, ist, dass sich das Wasser in einer festen Phase befindet und nicht zugänglich ist. Lebewesen können Eis nur dann gebrauchen, wenn es schmilzt und ein gutes Lösungsmittel wird. Die Verwendung von Eis ist wie die Verwendung eines Minerals in der Kristallphase – wenn es in fester Form vorliegt, müssen Sie etwas Energie aufwenden, um diese Bindungen aufzubrechen, um etwas damit zu tun. Es gibt Organismen in der Antarktis, die Frostschutzmittel-Moleküle enthalten, Fische, die Moleküle namens Glykoproteine enthalten. Wenn sich im Fisch ein Eiskristall bildet, greift das Molekül den Eiskristall, wenn er zu wachsen beginnt, und lässt ihn nicht in die Richtung wachsen, in der er energetisch am leichtesten wächst. Da er nicht wachsen kann, gibt der Eiskristall seinen Geist auf und wird wieder zu Wasser.
Neben Wasser sind wir der Meinung, dass bestimmte Arten chemischer Elemente für das Leben anderswo wichtig sind. Das Leben auf der Erde besteht aus Kohlenstoff und Wasserstoff und Phosphor und ein paar anderen wichtigen Dingen, und wir brauchen den Sauerstoff der Luft. Aber es gibt Mikroben auf der Erde, die Metall atmen, und sie kümmern sich nicht um Sauerstoff.
Bewohnbarkeit ist also in den Augen des Betrachters wirklich bewohnbar. Wenn Sie es definieren, müssen Sie über die breitesten Begriffe nachdenken, die Sie können, um jede Art von Leben zu umfassen, die Sie sich vorstellen können. Die letztendliche Beurteilung, ob ein Ort bewohnbar ist, besteht natürlich darin, zu sehen, ob er bewohnt ist.
Sie stellen eine Reihe von Fragen, wenn Sie wissen möchten: „Kann ich hier eine Haushaltshilfe einrichten?“ Sie können weitere Fragen stellen, wenn Sie wissen möchten: „Ist jemand zu Hause?“ Aber im Zentrum von allem, ob man dort wohnen möchte oder einfach nur sehen möchte, ob jemand zu Hause ist, muss man etwas über die Nachbarschaft wissen. Sie müssen noch alle Experimente durchführen, die Ihnen etwas über die geophysikalischen, mineralogischen und atmosphärischen Eigenschaften des Planeten sagen. Wenn Sie nach Leben suchen, müssen Sie eine Vorstellung davon haben, was Sie mit dieser Umgebung unterstützen möchten.
Das Wasser, das vor etwa 5 Millionen Jahren aus einer Reihe von Brüchen, die als Cerberus Fossae bekannt sind, ausbrach, floss in einer katastrophalen Flut nach unten, sammelte sich auf einer Fläche von 800 x 900 km und war anfangs durchschnittlich 45 Meter tief. Zum Vergrößern auf das Bild klicken.Bildnachweis: ESA/Mars Express
Was wäre also ein Beweis? Wenn man sagen will, dass etwas bewiesen ist, muss man einen gewissen Konsens in der wissenschaftlichen Community erreichen, sonst zerreißt man seine Kollegen in der Literatur. Natürlich gibt es nie einen vollständigen Konsens: Deshalb kämpfen wir fiesen Wissenschaftler endlos miteinander. Aber wir müssen uns zumindest Bedingungen einfallen lassen. Wir können den Theorien des anderen zustimmen oder widersprechen, aber wir müssen uns über die Bedingungen und Maße einigen.
Welche Messungen könnten wir also machen, wenn wir nach Leben suchen? Sieht ein Planet anders aus, wenn es dort Leben gegeben hat? Wenn du zum Beispiel nach dem Essen in meine Küche gehst, siehst du vielleicht einen Teller oder einen Krümel. Das ist ein Hinweis darauf, dass ich dabei war. Es gibt auch Hinweise auf planetarischer Ebene. Ein Biomarker – ein Hinweis, der besagt, dass Leben da war – kann alles sein, was vom Leben produziert wurde. Der Hinweis kann chemisch sein, denn Chemikalien umfassen alles. Ich bin ein Sack voller Chemikalien, genau wie dieses Podium ein Sack voller Chemikalien ist. Welche Chemikalien es in welchem Verhältnis zueinander gibt und wie sie in 3D angeordnet sind, unterscheidet mich davon. Es ist eine einfache Möglichkeit, Kategorien von Dingen zu unterscheiden.
Chiralität ist auch ein Biomarker. Was Chiralität bedeutet, ist, dass einige Moleküle Spiegelbilder voneinander sind und die lebenden Moleküle dazu neigen, eine bestimmte Händigkeit zu haben. Bei den Aminosäuren, den Bestandteilen der Proteine, aus denen das Leben besteht, verwenden Lebewesen gerne die linkshändige Form. Und wenn es um Zucker geht, verwenden Lebewesen gerne die rechtshändige Form. Es gibt Ausnahmen davon, aber das ist ein allgemeiner Fall.
Isotope können auch ein Biomarker sein. Einige Moleküle gibt es in verschiedenen isotopischen Geschmacksrichtungen, wobei einige etwas schwerer sind als andere. Lebewesen mögen die leichtere Sorte, wahrscheinlich weil sie energetisch günstiger in der Verarbeitung ist.
Komplexe Polymere könnten auch Biomarker sein. Natürlich ist Kunststoff ein komplexes Polymer. Das wiederum haben wir das Plastik gemacht. Also diese ganze Unterscheidung zwischen natürlich und unnatürlich – wenn der Mensch sie gemacht hat, ist sie immer noch biogen. Denken Sie also darüber nach. Mein Auto ist eine Biosignatur. Welche Art, ich bin mir nicht sicher.
Wenn Sie das Leben in messbaren Begriffen definieren wollen, möchte ich es wirklich einfach halten. Sie könnten das Leben durch das definieren, woraus es besteht, oder Sie könnten das Leben durch das definieren, was es tut. Ich definiere das Leben gerne danach, woraus es besteht, denn sobald man das Wort „macht“ sagt, spricht man von einem Prozess. Ein Prozess ist etwas, das im Laufe der Zeit passiert. Dann müssen Sie herausfinden, wie hoch die Abtastrate sein sollte. Wie oft sollte man hinschauen und wie lange sollte das ganze Experiment dauern? Ein Prozess ist etwas problematischer, weil er Zeit braucht und Sie sich möglicherweise irren, wie oft oder wie lange Sie suchen sollten.
Prozesse – Dinge herstellen, reproduzieren oder entwickeln – können über verschiedene Zeitskalen hinweg stattfinden. Wenn Sie also nur Prozesse betrachten und Sie zwei haben, die sich in ihren Zeitskalen stark unterscheiden, können Sie nicht dasselbe Experiment durchführen, um beide zu betrachten. Deshalb betrachte ich das Leben gerne so, wie es ist. Um nicht zu sagen, dass wir nicht ein bisschen prozessbasiertes Zeug hinzufügen könnten, aber wenn man sich ansieht, was das Leben ist, wird es wirklich schnell einfach. Es ist eine einzigartige Chemie, eine Art von proportionalen Chemikalien, die in irgendeiner Weise arrangiert sind, und das „irgendwie geordnete“ ist das, was ich Struktur nenne.
Wenn ich nach Leben auf einem anderen Planeten oder einem Mond suchen würde, würde ich nach Orten suchen, an denen interessante Chemie passieren könnte, damit die ultimative Evolution dieser Chemie ein lebendes System schaffen könnte. Ich würde an Orte wie Europa denken, die einen Ozean unter Eis haben. Ich würde an andere Orte denken, an denen Eis existiert, wie zum Beispiel Kometen. Ich würde an Titan denken, den Mond des Saturn. Ich würde an all die Orte denken, an denen interessante Chemie vorkommt, denn Chemie ist clever. Sie können alle möglichen interessanten Moleküle erhalten.
Originalquelle: NASA Astrobiologie
