Ab 2030 soll der ESA-Rover Rosalind Franklin auf dem Mars nach Überresten von Leben suchen. Das MPS schickt ein Messinstrument mit auf die Reise. Es bestimmt unter anderem eine entscheidende Eigenschaft organischer Moleküle: ihre Chiralität. Sie verrät, ob die Moleküle je Teil eines lebenden Organismus waren. Als Vorbereitung haben Forschende des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung sowie der Universitäten Göttingen und Côte d’Azur nun erstmals nach diesem Prinzip Meteoritenproben erfolgreich auf zwei besonders aussagekräftige chemische Verbindungen untersucht. Die Messungen finden zudem Hinweise darauf, dass Meteorite beim Sturzflug durch die Erdatmosphäre Reste fossiler Brennstoffe „einsammeln“.
Vor Milliarden von Jahren herrschten auf dem Mars deutlich angenehmere Umweltbedingungen als heute. Wahrscheinlich war unser Nachbarplanet damals warm, feucht und von einer dichten Atmosphäre umgeben. Ob sich zu jener Zeit einfache Mikroorganismen entwickelt haben könnten, bleibt eine offene Frage. Zwar haben NASA-Rover in Marsgestein organische Moleküle gefunden, doch keines davon lässt sich eindeutig mit Leben in Verbindung bringen. Rosalind Franklin soll ab 2030 die „Suchmannschaft“ auf dem Mars verstärken. Der europäische Rover ist unter anderem darauf spezialisiert, organische Moleküle aufzuspüren. Forschende vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS), der Universität Göttingen und der Universität Côte d’Azur in Nizza (Frankreich) haben das dabei verwendete Messprinzip jetzt einem neuen Härtetest unterzogen.
Den Beweis für vergangenes Leben auf dem Mars zu erbringen, ist eine schwierige Aufgabe, auch für den ESA-Rover. Wie lassen sich organische Moleküle, die vor Milliarden von Jahren Teil eines Organismus waren, von solchen unterscheiden, die durch nicht-biologische Prozesse entstanden sind? Und welche Moleküle sind besonders geeignet, ihre Vergangenheit preiszugeben? Die Forschenden setzen ihre Hoffnungen auf Pristan (C19H40) und Phytan (C20H42), zwei Kohlenwasserstoffe, die auf lebendige Organismen zurückzuführen sind. Auf der Erde kommen sie als Bestandteile von Erdöl vor und sind besonders stabil. „Sollte es einst Leben auf dem Mars gegeben haben, dann stellen Moleküle wie Pristan und Phytan wichtige molekulare Biosignaturen dar, die bis heute überdauert haben könnten“, so MPS-Wissenschaftler Guillaume Leseigneur, Erstautor der neuen Studie.
Gespiegelte Moleküle
Eine weitere Eigenschaft macht die Stoffe Pristan und Phytan zu aussichtsreichen Lebensindikatoren. Wie viele andere organische Verbindungen sind sie chiral. Das bedeutet, dass sie in verschiedenen Konfigurationen, sogenannten Enantiomeren, auftreten können. Diese unterschieden sich lediglich in der räumlichen, nämlich spiegelbildlichen Anordnung ihrer Atome innerhalb des Moleküls - ein wenig wie die Finger der linken und rechten Hand. „Die Chiralität ist ein wertvolles Werkzeug für die Suche nach vergangenem, extraterrestrischem Leben“, so Koautor Uwe Meierhenrich von der Universität Côte d’Azur. In Organismen treten chirale organische Moleküle fast ausschließlich in einer von zwei spiegelbildlichen Bauweisen auf. Das gilt auf der Erde – und muss aufgrund der selbstreproduzierenden Eigenschaften des Lebens auch für jedes potenzielle außerirdische Leben gelten. Sind dieselben Moleküle nicht-lebendigen Ursprungs, dürften beide Bauweisen zu gleichen Teilen vorliegen.
Meteorit und Mars-Ersatz
Der Mars-Rover Rosalind Franklin kann zwischen organischen Molekülen verschiedener Chiralität unterscheiden. Diese Aufgabe übernimmt der Mars Organic Molecule Analyser (MOMA), ein Instrument, das einen Gaschromatographen, ein Massenspektrometer sowie kleine Öfen und einen Anregungslaser vereint. Es wurde unter der Leitung des MPS entwickelt und gebaut. Mit dem Gaschromatographen und Massenspektrometer untersucht das Instrument die flüchtigen Bestandteile von Gesteinsproben, die zuvor in den Öfen erhitzt wurden. Das so erzeugte Gasgemisch durchläuft verschiedene, dünne, auf ihrer Innenseite beschichtete Röhren. Da chirale Varianten derselben Molekülsorte verschieden schnell mit den Beschichtungen reagieren, lassen sie sich so zeitlich trennen.
In den aktuellen Messungen, für die das Team baugleiche Zwillinge der MOMA-Röhren nutzte, ist dies nun erstmals für Pristan und Phytan gelungen. Beide Stoffe sind ausgesprochen reaktionsträge. „Pristan und Phytan chiral voneinander zu trennen, stellt hohe Anforderungen an Empfindlichkeit und Messgenauigkeit des Instrumentes. Beides kann MOMA leisten“, erklärt Koautorin und MOMA-Teammitglied Fatma Yesil Sahan vom MPS. Als Ersatz für Marsgestein griffen die Forschenden zu Proben des Meteoriten Murchison, der 1969 über Australien niederging. Wie andere kosmische Brocken enthält er eine Vielzahl organischer Moleküle: einige, die zu seiner Grundausstattung gehören, und andere, die durch biologische Verunreinigungen etwa an der Fundstelle hinzugekommen sind. Pristan und Phytan dürften, so die Annahme der Forschenden, zu letzteren gehören.
Rätselhafte Verunreinigungen
Doch das Ergebnis der Messungen überraschte: Der Meteorit Murchison enthält alle chiralen Bauweisen von Pristan und Phytan zu gleichen Teilen - ganz anderes als jede Biomasse, mit der er an seiner Fundstelle in Berührung gekommen sein kann. Er muss die Verunreinigungen bereits beim Sturzflug durch die Atmosphäre durch Kontakt mit Aerosolen aus der Verbrennung fossiler Brennstoffe aufgenommen haben, so der Schluss der Forschenden. Darauf deuten Vergleichsmessungen von Pristan und Phytan hin, die in Ölschiefern, Sedimentgesteinen, die einen Vorläufer von Erdöl enthalten, erhalten geblieben sind. „Erdöl bildet sich in diesen Gesteinen über Millionen von Jahren in großen Tiefen unter dem Einfluss von Hitze und Druck“, sagt Koautor Manuel Reinhardt von der Universität Göttingen. Unter solchen Bedingungen geht das chirale Ungleichgewicht verloren. Dies ist eine plausible Erklärung für die gleichen Anteile aller chiralen Varianten von Pristan und Phytan im Murchison-Meteoriten.
Das Forschungsteam betrachtet die neuen Messungen nicht nur als erfolgreichen Probelauf für die Aktivitäten von MOMA auf dem Mars. Vielmehr werfen die Ergebnisse auch weitere Fragen zum Ursprung organischer Moleküle in Meteoriten sowie zu den steigenden Konzentrationen von Erdölverunreinigungen in unserer Atmosphäre auf.
Das Instrument MOMA ist Teil der ExoMars-Mission der ESA zum Mars. Es wurde im Rahmen eines Programms der Europäischen Weltraumorganisation entwickelt und gebaut und von dieser finanziert.
(Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung)
Originalpublikation:
Guillaume Leseigneur, Manuel Reinhardt, Fatma Yesil Sahan, Uwe Meierhenrich:
Racemic isoprenoids in the Murchison meteorite derive from petroleum-based aerosol pollutants,
Earth and Planetary Science Letters, 690 (2026), 120141
https://doi.org/10.1016/j.epsl.2026.120141
DOI: 10.1016/j.epsl.2026.120141
