Der Einfluss von Perchlorat und ClOx-Verbindungen auf die chemische Stabilität von Biosignaturen auf dem Mars

• Antragsteller: Professor Dr. Dirk Schulze-Makuch
• Fachliche Zuordnung: Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie ; Analytische Chemie ; Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 450240159

• Erstellungsjahr: 2024

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Die Untersuchung, um die Rolle von Oxychlorinen bei der Veränderung und Zerstörung chemischer Biosignaturen zu verstehen, umfasste Laborarbeit mit einer Mars- Simulationskammer und Feldarbeiten in der Atacama-Wüste in Chile. Die Aminosäure Alanin und die Biomoleküle ATP, RNA und Chlorophyll wurden als chemische Biosignaturen analysiert. Darüber hinaus haben wir nach dem Vorhandensein von Metaboliten gescreent, um zu bewerten, was für Moleküle übrig bleiben, wenn Cyanobakterien unter Umweltbelastungen getestet werden, denen sie auf dem Mars ausgesetzt wären. Die Biomarker wurden mit einer Vielzahl von geologischen Medien und verschiedenen Salzen gemischt, wobei der Schwerpunkt auf Natriumperchlorat gelegt wurde um festzustellen, welche Kombination am besten für die langfristige Erhaltung der Biomoleküle geeignet war. Während Alanin und RNA zu schnell abgebaut wurden, um aussagekräftige Ergebnisse zu erzielen, wurden auswertbare Ergebnisse mit ATP und Metaboliten erreicht, die für längere Zeiträume präserviert werden können. Chlorophyll wurde auch sehr schnell abgebaut, aber nach mehreren Versuchen fanden wir ein Instrumenten-Set-up, das in der Lage war, die Abbauprodukte von Chlorophyll in einem Mars-Bodensimulat zu erkennen, selbst nach 9 Monaten in der Atacamawüste. Im Allgemeinen war die Erhaltung der getesteten Biomoleküle am besten in Quarzsand und Marsbodensimulaten, gefolgt von Quarzsand mit Natriumchlorid. Der geringste langfristige Erhalt wurde in verschiedenen geologischen Medien mit Natriumperchlorat beobachtet, sowohl in Labor- als auch in Feldtests. Salze mit Calcium und Magnesium waren noch weniger geeignet für Präservation, basierend auf simulierten Recurrent Slope Lineae (RSL) und getesteten Ablagerungen von Calcium- und Magnesiumchlorid. Besonders UV Strahlung erhöhte die Konzentration von Oxychlorinen in den Proben, in den Labor und den Feldversuchen. Diese Studie wird die Raumfahrtmissionen informieren, die von der ESA durchgeführt werden, welche Moleküle unter Mars Umweltbedingungen gesucht werden sollen, um festzustellen, ob Leben auf dem Mars vorhanden war oder möglicherweise auch heute noch vorhanden ist.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Habitability of nitrate-rich salt crusts in the hyperarid Atacama Desert, Chile. German Astrobiology Society Workshop (DAbG), Essen, Germany, 27-29 Sept. 2021.
  Arens, F.L., Airo, A., Sager, C., Schiperski, F., Neumann, T., Pannekens, M., Meckenstock, R., Zoccarato, L., Grossart, H.-P., Valenzuela, B., Zamorana, P. & Schulze-Makuch, D.
  
• Understanding the potential role of oxychlorines in altering chemical biosignatures on Mars. German Astrobiology Society Workshop (DAbG), Bremen, Germany, 5-7 September 2022.
  Arens, F.L., Naz, N., Kounaves, S. & Schulze-Makuch, D.
  
• Salts as proxies for water-soil interaction in the hyperarid Atacama Desert, GeoBerlin, Berlin, Germany, 3-7 September 2023.
  Arens, F.L., C. Sager, A. Airo, J. Feige, U. Wiechert & D. Schulze-Makuch
  
• The hyperarid Atacama Desert, the ordinary terrestrial standard? CELS Conference Copenhagen, Denmark, 27 July – 3 Aug 2024.
  Arens, F., Heinz, J. & Schulze-Makuch, D.