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 seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 450240159

Perchlorat (ClO4-) ist auf dem Mars omnipräsent. Es wurde sowohl in vergleichsweise hohen Konzentrationen (0,4 – 1,2 %) vom NASA Phoenix Lander detektiert, als auch vom SAM-Instrument des Curiosity Rovers nachgewiesen. Des Weiteren wurde es in Mars-Meteoriten identifiziert. Bei der photochemischen Synthese von Perchloraten auf dem Mars entstehen immer auch hochreaktive Oxide des Chlors (ClOx). Diese können organische Stoffe oxidieren und somit potenzielle Biosignaturen zerstören. Ziel dieses Projektes ist es daher den Einfluss von Perchlorat und ClOx-Verbindungen auf die chemische Stabilität von Biosignaturen in Laborexperimenten und Feldarbeiten zu untersuchen. Dabei sollen folgende drei Ziele erreicht werden:1. In Laborexperimenten sollen unter simulierten Mars-Bedingungen die Reaktionsprodukte analysiert werden, die bei der Reaktion von Biomolekülen mit UV-generierten ClOx-Spezies entstehen.2. Bei einer Expedition in die Atacama-Wüste, Chile, sollen Proben gesammelt und in-situ-Messungen durchgeführt werden, um den Zusammenhang zwischen ClOx-Konzentrationen (auf der Oberfläche und im Boden) und Zerstörung bzw. Präservation von Biomolekülen zu untersuchen.3. Es soll verglichen werden, welche der Reaktionsprodukte aus den Laborexperimenten auch in den Proben aus der Atacama-Wüste zu finden sind und ob es Überschneidungen mit den vom Curiosity Rover gefundenen organischen Verbindungen gibt.Obwohl es bereits eine Vielzahl von Studien gibt, die die Zersetzung von organischen Verbindungen, wie zum Beispiel Aminosäuren, unter der Einwirkung von UV-Strahlung analysiert haben, fehlen bis heute umfangreiche Arbeiten, die sich dem Einfluss von UV-generierten ClOx-Verbindungen auf Biosignaturen widmen. Dieses Projekt wird zum ersten Mal genaue Erkenntnisse liefern, in welchem Ausmaß potenzielle Biosignaturen auf dem Mars zersetzt bzw. zerstört werden.Die Ergebnisse dieser Arbeit werden helfen zukünftig Biosignaturen mittels in-situ und Fernerkundungsmessungen detektieren zu können und werden direkten Einfluss auf unser Verständnis für die Adaptionsmöglichkeiten von Leben an extreme Umweltbedingungen haben. Zusätzlich wird sich auch zeigen, in welcher Form präbiotische organische Moleküle auf planetaren Oberflächen präserviert werden und welche Umweltbedingungen für Leben geeignet sind. Die geplanten Expeditionsziele in der hyperariden Zone der Atacama-Wüste bieten die dem Mars ähnlichsten Umweltbedingungen auf der Erde bezüglich Trockenheit, UV-Strahlung und ClOx-Vorkommen und bieten somit die einzigartige Möglichkeit, den Einfluss von Perchloraten und ClOx-Verbindungen auf Biosignaturen in einer natürlichen Umgebung zu studieren und somit die Wahrscheinlichkeit der Detektion von Biomolekülen auf dem Mars besser einschätzen zu können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Chile
• Kooperationspartner: Professor Dr. Pedro Zamorano