Grönlands Eisschild ähnelt in vielerlei Hinsicht den eisigen Welten des Sonnensystems und kann uns lehren, nach Leben zu suchen
Viele Regionen der Erde sind gemäßigte, nährstoffreiche und stabile Umgebungen, in denen das Leben mühelos zu gedeihen scheint. Aber nicht die ganze Erde. Einige Teile, wie Grönlands Eisschild, sind unwirtlich.
Bei unserer aufkommenden Suche nach Leben anderswo im Sonnensystem liegt es nahe, dass wir auf Welten blicken, die marginal und unwirtlich sind. Eisige Welten wie der Jupitermond Europa und der Saturnmond Enceladus sind unsere wahrscheinlichsten Ziele. Diese gefrorenen Welten haben warme Ozeane unter Eisschichten.
Was können uns Grönlands Kryo-Ökosysteme über die Suche nach Leben auf eisigen Körpern wie Europa und Enceladus sagen?
Alle Organismen, die zum Leben angepasst sind Grönlands Eisschild (GrIS) müssen hart sein. Es ist eine extreme Umgebung, in der das Leben mit längerer Einwirkung von Minustemperaturen zurechtkommt. Aufgrund der Natur der Magnetosphäre sind die Polarregionen der Erde auch mehr Strahlung ausgesetzt als andere Teile der Erde. Laut einigen Wissenschaftlern kann uns das GrIS bei unserer Suche nach Leben auf anderen Welten helfen, wo die Bedingungen ähnlich extrem sind.
Laura Sánchez-García ist Geowissenschaftlerin am Centro de Astrobiología in Madrid, Spanien. Sanchez-Garcia besuchte im Juli 2021 einen Feldstandort in Grönland, um mikrobielle Kryo-Ökosysteme zu untersuchen. Das GrIS ist eine Art Labor zum Studium dieser Systeme, und laut Sanchez-Garcia könnte der Eisschild Auswirkungen auf unsere Suche nach Leben auf Europa, Enceladus und anderen eisigen Welten haben.
Laura Sanchez-Garcia bedient den Eisbohrer am GrIS. Bildquelle: Laura Sanchez-Garcia/CAB (INTA-CSIC)
Nicht nur das GrIS selbst hat all diese Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Es gibt auch Gletscherseen, Torfmoore, schmelzende Bäche und Permafrost. Zusammengenommen könnten all diese Umgebungen mikrobielle Umgebungen beherbergen, die verschiedene Entwicklungsstadien für . darstellen psychrophil Mikroorganismen.
Die Bemühungen von Sanchez-Garcia konzentrierten sich auf sogenannte Lipid-Biomarker. Sie sind spezifische organische Moleküle, die bis zu ihren Ursprungsorganismen zurückverfolgt werden können. Lipide umfassen Fette und Wachse, und sie können im Gegensatz zu anderen Markern wie DNA und Proteinen in geologischen Zeitrahmen in Sedimentgesteinen und im Eis versteinert und konserviert werden. Durchbrüche in der Genomik und Bioinformatik haben die Erforschung von Lipid-Biomarkern vorangebracht und dazu beigetragen, unser Verständnis der Geschichte des mikrobiellen Lebens auf der Erde zu erweitern. Dieselben Durchbrüche tragen dazu bei, unsere Suche nach Leben auf anderen Welten in unserem Sonnensystem zu formen.
Sanchez-Garcia und ihr Kollege Daniel Carrizo haben Eiskernproben von verschiedenen Orten auf und um das GrIS entnommen. Sie beprobten eine Kombination aus älterem Eis, jüngerem Eis und saubererem und schmutzigerem Eis aus Tiefen zwischen 50 und 80 cm (20 bis 31 Zoll). Sie nahmen auch Schmelzwasserproben und Sedimentproben aus der Grundgesteinserosion sowie Wasserproben aus einer Vielzahl verschiedener Arten von Seen, darunter einem Salzsee. Alle Proben wurden gefiltert und analysiert. Wasserproben wurden chemisch analysiert, während Sediment- und Eisproben auf Lipid-Biomarker analysiert wurden.
Sediment aus der Erosion von Gletschergrund auf dem grönländischen Eisschild. Bildquelle: Laura Sanchez-Garcia/CAB (INTA-CSIC)
Schließlich sammelte das Team Proben von Moosen, Gräsern, Flechten und anderen Pflanzen. Dies ermöglichte ihnen, „… einen Blick auf die frischen Isotopensignaturen der Vegetation zu werfen, die zum Lipid-Fingerabdruck des Bodens beitragen…“, so das Team. Was kommt als nächstes?
Boden- und Vegetationsstudien am Kangerlussuaq Planetary Analogue Field Site. Credits: Laura Sánche-García/CAB (INTA-CSIC).
Sanchez-Garcia und Carrizo sind mit ihren Proben zurück im Labor und wollen ihre Ergebnisse veröffentlichen. Das Forscherpaar konzentriert sich auf drei Themen:
- Nachweis psychrophiler Quellen und Stoffwechsel im grönländischen Gletscher Issunguata Sermia.
- Molekulare und isotopische Verteilung von Lipid-Biomarkern in Gletscher- und Regenwasserseen der grönländischen Region Kangerlussuaq.
- Biologische Sukzession auf grönländischen Böden nach Gletscherrückgang basierend auf molekularen und isotopischen Lipid-Biomarkern.
Die Ergebnisse solcher Studien sind nicht nur für das Verständnis der Erdgeschichte, sondern auch für die Astrobiologie wichtig. Die Daten helfen dabei, Modelle zu erstellen, die zeigen, wie Chemie, Biologie und Geologie zusammenwirken. Es gibt Wissenschaftlern ein besseres Verständnis des Kohlenstoffkreislaufs der Erde und wie sich Sauerstoff in der Atmosphäre aufbaut, ein Ereignis, das für die Entwicklung komplexer Organismen entscheidend war.
Einblicke in die Entwicklung des Lebens auf der Erde helfen bei der Suche nach Leben auf anderen Welten. Diese Forschung zu Extremophilen auf der Erde hilft dabei, Missionsprofile für Orte wie Enceladus und Europa zu entwickeln. Erfolgreiche Missionen beruhen darauf, mit der richtigen Technologie die richtigen Fragen zur richtigen Zeit zu stellen. Forschung wie diese hilft, die Fragen zu verfeinern.
Künstlerische Darstellung des Inneren Europas, basierend auf Daten von Galileo-Raumsonden Quelle: NASA
Astrobiologen sind sich ziemlich sicher, dass Wasser in Kontakt mit Gesteinen sein muss, damit Leben entstehen kann. Sowohl auf Enceladus als auch auf Europa glauben Wissenschaftler, dass Felsen und salziges Wasser in Kontakt stehen, wobei Eis ein weiteres wichtiges Merkmal ist. Der grönländische Eisschild bietet Forschern wie Sanchez-Garcia die Möglichkeit, unser Verständnis der Vorgänge zu verfeinern.
Eines der übergreifenden Ziele der Astrobiologie ist es zu verstehen, wie die Erde selbst bewohnbar wurde. Wie, wann und warum wurde es bewohnbar? Wenn andere Welten in unserem Sonnensystem bewohnbar sind, wie können wir das wissen?
Eine große, endgültige Antwort auf diese Fragen ist unwahrscheinlich. Stattdessen ist eine Reihe kleinerer Antworten wahrscheinlicher. Vielleicht liefert diese Forschung am grönländischen Inlandeis einiges.
Mehr:
- Pressemitteilung: Untersuchung molekularer und isotopischer Fingerabdrücke des Lebens auf Kryo-Ökosystemen des Grönländischen Eisschilds (GrIS) mit astrobiologischem Interesse für eisige Welten.
- ESA-Video: Treffen Sie die Experten: Extremes Leben
- Universum heute: Nährstoffarm und energiehungrig. Wie das Leben in den Extremen des Sonnensystems überleben könnte