Junges Leben verursachte Klimawandel: Wie der Mars um 40 Grad abkühlte

Vor 3,7 Milliarden Jahren herrschten auf dem Mars nach heutigen Erkenntnissen durchaus freundliche Bedingungen für mikrobielles Leben. Ein internationales Forschungsteam hat erstmals quantitativ untersucht, ob und wie sich Mikroben unter den damaligen Bedingungen entwickeln konnten. Ihr Ergebnis: Ähnlich wie auf der Erde könnten auch auf dem Mars Bakterien dominiert haben, die sich von Wasserstoff ernährten und Methan produzierten. Doch auf dem Mars verschlechterten die Bakterien zugleich ihre Lebensbedingungen: Der Planet kühlte durch das Methan um etwa 40 Grad ab, berichten die Wissenschaftler im Fachblatt „Nature Astronomy“.

„Auf der Erde gehörten hydrogenotrophe Methanogene – also Wasserstoff verbrauchende, Methan produzierende Einzeller – zu den allerersten Lebensformen“, erläutern Boris Sauterey von der University of Arizona und seine Kollegen.

Während diese Bakterien auf der Erde vor allem in den Ozeanen aktiv waren, bot ihnen auf dem Mars die poröse Kruste idealen Lebensraum. „Dort waren sie vor ultravioletter und kosmischer Strahlung geschützt“, so die Wissenschaftler, „und das dort vorhandene Wasser lieferte ihnen den Wasserstoff für ihren Stoffwechsel.“

 In einer von Kohlendioxid dominierten Atmosphäre wie auf dem Mars erzeugt Wasserstoff einen stärkeren Treibhauseffekt als Methan.

Boris Sauterey von der University of Arizona

Das von Sauterey und seinen Kollegen entwickelte Modell zeigt, dass die Methanogene auf dem Mars eine ähnlich große Biomasse wie ihre Artgenossen in den irdischen Ozeanen produziert haben könnten. Allerdings mit ganz unterschiedlichen Konsequenzen.

Während auf der Erde das von den Bakterien erzeugte Methan als Klimagas die Temperatur der Atmosphäre stabilisierte, führte es auf dem Mars zu einer Abkühlung von 33 bis 45 Grad. Dadurch konnten sich die Mikroorganismen auf dem Roten Planeten nicht an der Oberfläche ausbreiten, sondern mussten in immer tiefere Gesteinsschichten hinunter wandern.

Wasserstoff abgebaut, Methan produziert

Die unterschiedliche Reaktion des planetarischen Klimas auf die methanogenen Bakterien erscheine zwar zunächst paradox, erkläre sich jedoch aus der unterschiedlichen Zusammensetzung der Atmosphären der beiden jungen Planeten. „In einer von Kohlendioxid dominierten Atmosphäre wie auf dem Mars erzeugt Wasserstoff einen stärkeren Treibhauseffekt als Methan“, erläutern die Forscher. Der Abbau von Wasserstoff und die Produktion von Methan führen daher zu einer Abkühlung.

In der Atmosphäre der Erde dominierte jedoch schon damals Stickstoff. Dadurch sei der Effekt genau entgegengesetzt. Dieser Unterschied zeige wie wichtig klimatische Rückkopplungen für die Entwicklung von Leben auf einem Planeten sind – und dass sie in beide Richtungen wirken können. „Rückkopplungen zwischen Leben und Umwelt können die Bewohnbarkeit auf planetarischer Ebene gefährden“, so die Wissenschaftler.

Der Abkühlungseffekt könnte auf dem Mars noch stärker gewesen sein, da das Modell Auswirkungen einer möglichen Vereisung der Oberfläche nicht berücksichtige. Hierzu seien verbesserte klimatische Modelle nötig. Die Forscher liefern Hinweise, wo auf dem Mars sich am ehesten noch Spuren der methanogenen Bakterien in nicht allzu großer Tiefe im Boden finden lassen könnten: In den Tiefebenen Hellas und Isidis, sowie im Krater Jezero. Diese Regionen sind wahrscheinlich weniger stark abgekühlt und frei von Eis auf der Oberfläche geblieben. dpa