Mars-Schock mit 3 Gigapascal: Bakterien bleiben am Leben

Kann Leben einen planetaren Einschlag überstehen? Diese Frage steht im Zentrum einer Studie der Johns Hopkins University, erschienen in PNAS Nexus. Das Team untersuchte, ob Mikroorganismen Drücke aushalten, wie sie beim Auswurf von Gestein durch einen Asteroideneinschlag auf dem Mars entstehen.

Die Idee dahinter ist nicht neu. Die Lithopanspermie-Hypothese besagt, dass Mikroben in Gesteinsfragmenten zwischen Planeten transportiert werden können. Marsmeteorite wurden auf der Erde gefunden. Gestein wechselt also tatsächlich den Planeten. Unklar war bisher, ob darin eingeschlossenes Leben die mechanische Schockphase überlebt.

Gigapascal im Millisekundenbereich

Um diese erste Hürde zu testen, simulierten die Forschenden die Druckbelastung eines Einschlags. Mikroben wurden zwischen Metallplatten eingebettet. Eine Gaskanone beschleunigte ein Projektil auf rund 300 mph. Beim Aufprall entstanden Drücke zwischen 1 und 3 Gigapascal.

1 Gigapascal entspricht etwa 10.000 bar. Am Grund des Marianengrabens herrschen rund 0,1 Gigapascal. Selbst der niedrigste Versuchsbereich lag also mehr als zehnmal höher. Wichtig ist jedoch: Solche Stoßwellen wirken nur extrem kurz, im Bereich von Mikro- bis Millisekunden. Getestet wurde damit ausschließlich die mechanische Schockphase – nicht die anschließende Reise durch das All.

Als Modellorganismus wählte das Team Deinococcus radiodurans. Dieses Bakterium ist für seine hohe Strahlen- und Trockenresistenz bekannt. Es besitzt effektive Reparaturmechanismen für DNA-Schäden und übersteht Bedingungen, die für viele andere Organismen tödlich sind.

„Leben könnte tatsächlich überleben, wenn es von einem Planeten weggeschleudert wird und sich auf einen anderen begibt“, sagte der leitende Autor K.T. Ramesh. „Das ist eine wirklich große Sache, die die Art und Weise verändert, wie man über die Frage nach dem Ursprung des Lebens und wie das Leben auf der Erde entstanden ist, denkt.“

Überleben trotz extremer Belastung

Die Ergebnisse fielen robuster aus als erwartet. Bei 1,4 Gigapascal überlebte ein Großteil der Zellen. Selbst bei 2,4 Gigapascal waren noch etwa 60 % der getesteten Mikroben lebensfähig. Das Team prüfte nach dem Schock, ob sich die Zellen weiter vermehren konnten. Bei höheren Drücken zeigten sich Membranrisse und strukturelle Schäden, doch ein Teil der Population blieb intakt.

„Wir hatten erwartet, dass sie bei diesem ersten Druck sterben würden“, sagte Hauptautorin Lily Zhao. „Wir begannen, sie immer schneller zu beschießen. Wir versuchten immer wieder, sie zu töten, aber es war wirklich schwer, sie zu töten.“

Die Halterung der Versuchsanordnung versagte schließlich mechanisch, bevor alle Zellen zerstört waren. Das unterstreicht die Belastbarkeit des getesteten Organismus, ersetzt jedoch keine vollständige Simulation eines interplanetaren Transfers.

Modelle gehen davon aus, dass Auswurfmaterial vom Mars Drücken bis zu etwa 5 Gigapascal ausgesetzt sein kann. Die hier getesteten Werte liegen darunter, aber deutlich näher an realistischen Szenarien als viele frühere Studien.

Der lange Weg durch den Weltraum

Die Schockphase ist nur ein Teil des Szenarios. Marsmeteorite benötigen oft Tausende bis Millionen Jahre, um die Erde zu erreichen. Während dieser Zeit wirken Vakuum, Temperaturzyklen und kosmische Strahlung. Gestein kann dabei als Schutzschild dienen. Schon wenige Zentimeter Material reduzieren ionisierende Strahlung erheblich. Dennoch bleibt die Langzeitstabilität biologischer Strukturen eine offene Frage.

Hinzu kommt der atmosphärische Eintritt. Dabei entstehen hohe Temperaturen an der Oberfläche des Gesteins. Allerdings zeigen Untersuchungen von Meteoriten, dass das Innere häufig kühl genug bleibt, um organische Moleküle zu erhalten.

Die Studie beantwortet daher nicht, ob Leben tatsächlich vom Mars zur Erde gelangt ist. Sie zeigt jedoch, dass der mechanische Auswurf selbst kein zwingendes Ausschlusskriterium darstellt.

Konsequenzen für Planetenschutz

Die Ergebnisse betreffen auch aktuelle Raumfahrtmissionen. Wenn Mikroorganismen prinzipiell planetare Einschläge überstehen können, muss die natürliche Austauschmöglichkeit zwischen Himmelskörpern stärker berücksichtigt werden. Besonders relevant ist der Marsmond Phobos. Er umkreist den Mars in geringer Distanz. Dorthin gelangendes Auswurfmaterial wäre vermutlich geringeren Belastungen ausgesetzt als auf dem Weg zur Erde.

„Wir haben gezeigt, dass es möglich ist, dass Leben einen großflächigen Einschlag und eine Auswurfwelle überlebt“, sagte Zhao. „Das bedeutet, dass Leben potenziell zwischen Planeten wandern kann. Vielleicht sind wir Marsmenschen!“

Für den Planetenschutz bedeutet das: Kontaminationsszenarien müssen realistisch bewertet werden. Wenn natürlicher Materialtransfer möglich ist, stellt sich die Frage, wie strikt biologische Sphären tatsächlich voneinander getrennt sind.

„Wir müssen möglicherweise sehr vorsichtig sein, welche Planeten wir besuchen“, sagte Ramesh.