Der Saturnmond Enceladus ist bekannt für die kryovulkanischen „Geysire“, die Gas und Material in den Weltraum abgeben. Diese Emissionen bestehen größtenteils aus winzigen Eiskörnern, die aus einem „Wassermeer“ stammen, das sich tief unter der gefrorenen Oberfläche des Mondes befindet. Ähnliche Prozesse spielen sich vermutlich auch auf dem Jupitermond Europa ab.
Raumsonden können diese Eiskörner mit Massenspektrometern analysieren und Einblicke in die Zusammensetzung des unterirdischen Ozeanwassers geben. In neuartigen Laborexperimenten ist es den Wissenschaftler:innen erstmals gelungen, das Auftreten von Bausteinen von Bakterien in Massenspektren von Eiskörnern zu simulieren. „In unseren Experimenten zeigen wir, dass zukünftige Raumfahrzeuge über die Technologie verfügen würden, um DNA, Lipide und sogar metabolische Zwischenprodukte dieser Bakterien nachweisen zu können, sofern solche Moleküle in den emittierten Eiskörnern vorhanden sind“, erklärt Professor Abel, einer der Hauptautoren der Studie. „Das wäre selbst dann möglich, wenn die Biomoleküle in nur wenigen Eiskörnern in sehr geringen Konzentrationen vorhanden wären.“
Die Wissenschaftler:innen analysierten im Rahmen ihrer Studie zwei verschiedene Bakterienarten und stellten fest, dass sich einige der untersuchten Biomoleküle deutlich voneinander unterschieden und je nach Bakterienart unterschiedliche biologische „Fingerabdrücke“ in den Massenspektren hinterließen. „Dadurch können wir nicht nur bakterielle Bestandteile auf außerirdischen Meereswelten identifizieren, sondern auch verschiedene Bakterienarten voneinander unterscheiden“, betont Professor Abel.
Die Ergebnisse dieser Studie kommen rechtzeitig vor dem Start der Mission Europa Clipper zum Jupitermond Europa, den die NASA im Oktober 2024 plant. Die Raumsonde soll auf ihrer Mission ein Impakt-Ionisations-Massenspektrometer mitführen, an dessen Planung die Autoren der aktuellen Studie maßgeblich beteiligt waren. Sie sollen auch später die von diesem Gerät produzierten Daten auswerten. „Nachdem nun bestätigt wurde, dass die Technologie in der Lage ist, die Bausteine des Lebens zu erkennen, haben die Ergebnisse der Mission das Potenzial, sehr interessant und relevant zu sein“, erklärt Abel.
Die internationale Studie wurde in Zusammenarbeit mit Wissenschaftler:innen der Universität Zürich, der Open University in Milton Keynes, des Jet Propulsion Laboratory der NASA in Kalifornien, der Freien Universität Berlin und der Universität Leipzig durchgeführt.
Originaltitel der Veröffentlichung in Astrobiology:
"Toward Detecting Biosignatures of DNA, Lipids, and Metabolic Intermediates from Bacteria in Ice Grains Emitted by Enceladus and Europa", doi.org/10.1089/ast.2022.0063