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Anzeichen für exotische Lebensformen in der Atmosphäre des Saturnmondes Titan?

Im Jahre 2004 erreichte die NASA-Sonde „Cassini“ nach einer langen Reise den Saturn und schwenkte in eine Umlaufbahn ein. Kurz danach setzte sie die europäische Sonde Huygens aus, welch in die Atmosphäre des mit über 5000 km Durchmesser größten Saturnmondes Titan eintauchte. Nach Abtrennung des Hitzeschildes landete Huygens an einem Fallschirm weich auf der Oberfläche. Während des Abstiegs und auch nach der Landung übertrug die Sonde eindrucksvolle Aufnahmen. Die Sonde Cassini absolvierte in den folgenden Jahren mehrere Vorbeiflüge am Titan und anderen Saturnmonden.

Nach einer 7-jährigen Reise erreichte die NASA-Sonde Cassini den Ringplaneten Saturn. Mit dabei war die europäische Sonde Huygens, die weich auf dem größten Saturnmod Titan landete. Quelle: NASA

Bei der Auswertung der Daten zeigten sich nun erstaunliche Anomalien in der Atmosphäre des Titan, welche als Hinweise auf exotische Lebensformen interpretiert werden können.

Titan ist trotz seiner extrem niedrigen Oberflächentemperaturen, die bei -180°C liegen, eine in vieler Hinsicht erstaunlich erdähnliche Welt. Es gibt Flüsse, Seen, Inseln, Küsten, Berge, Dünen und Eisvulkane.

Die Atmosphäre des Titans besteht wie die der Erde zum größten Teil aus Stickstoff (N2), enthält aber überhaupt keinen Sauerstoff (O2). Dafür gibt es erhebliche Mengen an Methan (CH4) und anderen flüchtigen Kohlenwasserstoffen, daneben auch noch Wasserstoff (H2); Kohlendioxid (CO2) und ein paar Edelgase, vor allem Argon (Ar). 

Drei Ansichten des Titan im Infraroten. Quelle: Cassini-NASA

Die Seen und Flüsse auf Titan enthalten kein Wasser, sondern die flüssigen Kohlenwasserstoffe Methan und Ethan. Wie auf der Erde gibt es einen Flüssigkeitskreislauf, der neben den Winden und der Tektonik die Oberflächenstrukturen ganz entscheidend mitprägt.

Die flüssigen Kohlenwasserstoffe verdunsten bei leichter Erwärmung und kondensieren zu winzigen Tröpfchen, wenn sie in wieder abkühlen. Dabei bilden sich bodennahe Nebel, aber auch höhere Wolken aus denen es häufig regnet.

Wolken auf der Südhalbkugel des Titan. Quelle: Cassini-NASA

Titan ist ganz von einem dichten, gelblich-braunen Dunstschleier eingehüllt, der zu großen Teilen aus polymerisierten Kohlen-Stickstoff-Verbindungen, den Tholinen besteht, die sich unter dem Einfluß der UV-Strahlung der Sonne bilden.

Obere Atmosphäre und Dunstschleier. Quelle: Cassini-NASA 

Schon seit einiger Zeit wird über hypothetische Lebensformen auf  Titan nachgedacht. Da es auf Titan extrem kalt ist scheidet Wasser als Medium für enzymatisch vermittelte Reaktionen des Stoffwechsels aus. Die Rolle des Wassers würden stattdessen die flüssigen Kohlenwasserstoffe Methan und Ethan übernehmen. Als energieliefernde Reaktion käme die „Verbrennung“ von Acetylen mit Wasserstoff infrage, denn Acetylen wird unter der Einwirkung der UV-Strahlen der Sonne in der Titanatmosphäre reichlich gebildet. Im Acetylen wird also Sonnenenergie gespeichert, die dann bei der enzymatischen „Verbrennung“ mit Wasserstoff wieder frei würde. Irdisches Leben gewinnt seine Energie dagegen zumeist aus der Verbrennung von Kohlenhydraten mit Sauerstoff. Das gilt auch für pflanzliche Lebewesen, welche die Kohlenhydrate aber nicht verzehren müssen, sondern über die Photosynthese aus Kohlendioxid (CO2) und Wasser (H2O) unter der Nutzung von Sonnenlicht selbst herstellen.

Panoramaaufnahme der europäischen Sonde Huygens, die bei Cassini huckepack zum Saturnsystem mitreiste und weich auf Titan landete. Im Vordergrund sieht man  links und rechts im Bild Gebirge, in der Bildmitte dazwischen zeichnet sich in größerer Entfernung eindeutig eine Küstenlinie ab. Quelle: Christian Waldvogel (http://www.waldvogel.com/), Huygens-ESA

Zwei neu veröffentlichte Überprüfungen der Cassini-Daten durch Wissenschaftlerteams der NASA  zeigten in Oberflächennähe ein rätselhaftes Verschwinden der beiden in der Atmosphäre reichlich vorhandenen Gase Acetylen und Wasserstoff an, genauso wie man das auch bei den bisher noch hypothetischen exotischen Lebensformen erwarten würde.

„Die neuen Auswertungen der Cassini-Daten stimmen zwar mit Bedingungen überein, wie sie exotische, auf Methan basierende Lebensformen entstehen lassen könnten, beweisen jedoch noch nicht deren Existenz“, meint Darrell Strobel (Johns Hopkins University, Baltimore), einer der an den Untersuchungen beteiligten Wissenschaftler.

Acetylen, eine wie oben beschrieben in der Atmosphäre des Titan reichlich vorhandene ungesättigte Kohlenwasserstoffverbindung, müßte  eigentlich absinken und sich auf seiner kalten Oberfläche niederschlagen. Doch direkt an der Oberfläche findet man kaum Acetylen. Wird es durch exotische Mikroorganismen verzehrt?

Eingefärbtes Radarbild großer Seen audf der Nordhalbkugel. Die weissen Regionen wurden bisher noch nicht erfasst. Quelle: Cassini-NASA

Dieselbe Frage stellt sich auch beim Wasserstoff. Unter den Bedingungen der sauerstoffreien Titanatmosphäre ist das leichte Wasserstoffgas ausgesprochen reaktionsträge. Nach bisheriger Lesart müßte es sich in der Atmosphäre mehr oder weniger gleichmäßig verteilen und wegen seiner großen Flüchtigkeit in erheblichen Mengen nach oben in den Weltraum entweichen. Das passiert auch in Wirklichkeit so, aber zusätzlich wurde noch etwas anderes gefunden. Nahe der Oberfläche fällt unerwarteterweise die Konzentration des Wasserstoffgases drastisch ab. Es sieht ganz so aus als ob der Wasserstoff von der Oberfläche regelrecht aufgesogen wird und dann auf Nimmerwiedersehen verschwindet. Wasserstoff entsteht in großen Mengen in der oberen Titanatmosphäre, wo die UV-Strahlung der Sonne Methan- und Acetylenmoleküle aufbricht. Der dabei freigesetzte atomare verbindet sich zu den zweiatomigen molekularen Wasserstoff. Es gibt keinen bekannten Mechanismus durch den der reaktionsträge Wasserstoff  an der Oberfläche gebunden oder in Höhlen angesammelt werden könnte. Wird er also durch Mikroorganismen als Reaktionspartner von Acetylen genutzt und dabei verbraucht?

Überraschenderweise fanden die NASA-Wissenschaftler spektroskopisch auch keine Wassersignaturen an der Oberfläche des Titan, obwohl das Oberflächengestein wegen der extrem niedrigen Temperaturen aus superhart gefrorenem Wassereis besteht. Das Wassereisgestein ist anscheinend mit einem organischen Film aus Kohlenwasserstoffen überzogen. Spektroskopisch wurde Benzol nachgewiesen, daneben aber auch noch eine weitere, bisher nicht identifizierte organische Verbindung. Der organische Film scheint selbst dann erhalten zu bleiben, wenn flüssiges Methan und Ethan über das Wassereis fließt.

Eisvulkan auf Titan in verschiedenen infraroten Wellenlängen. Quelle: Cassini-NASA

Wassereis übernimmt auf dem Saturnmond Titan die Rolle des irdischen Silikatgesteins. Aus den Eisvulkanen strömt bei Ausbrüchen zähflüssiges Eis und/oder flüssiges Wasser, das an der bitterkalten Oberfläche im Handumdrehen wieder zu Wassereisgestein erstarrt.

Jens Christian Heuer

Quellen:  NASA, New Scientist

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