Pasadena (USA) – Neue Laborergebnisse stellen eine populäre Idee über mögliche Lebensformen auf dem Saturnmond Titan infrage. Demnach könnten sich in den Methanseen des Himmelskörpers wohl doch keine zellähnlichen Membranen bilden, wie es ein früheres Modell vorgeschlagen hatte.
Copyright: NASA, ESA, CSA, A. Pagan (STScI), JWST Titan GTO Team
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Wie Tuan Vu und Robert Hodyss vom Jet Propulsion Laboratoy (JPL) der NASA aktuell im Fachjournal „Science Advances“ (DOI: 10.1126/sciadv.aed1426) berichtet, legen die neuen Ergebnisse von Experimenten hingegen nahe, nach anderen chemischen Wegen gesucht werden muss, wenn über mögliches Leben auf Titan spekuliert wird.
Titan – eine exotische, aber erdähnliche Welt
Mit Oberflächentemperaturen von rund minus 180 Grad Celsius wirkt Titan zunächst kaum lebensfreundlich. Dennoch gilt der größte Mond des Saturn als einer der erdähnlichsten Orte im Sonnensystem. Grund dafür ist vor allem seine dichte Atmosphäre, die überwiegend aus Stickstoff besteht. Auf seiner Oberfläche existieren zudem Seen und Meere aus flüssigem Methan und Ethan. Diese Kohlenwasserstoffe verdampfen, kondensieren und fallen wieder als Regen – ein Kreislauf, der stark an den Wasserkreislauf der Erde erinnert. Gerade diese Parallele hat Exobiologen seit Jahrzehnten zu der Frage geführt, ob sich unter diesen extremen Bedingungen vielleicht völlig andere Formen von Leben entwickeln könnten.
Schon 2015/2017 stellten Forschende der Cornell University und vom Goddard Space center der NASA dazu eine seither viel diskutierte Hypothese auf. Mithilfe von Computersimulationen zeigten sie, dass ein Molekül namens Acrylnitril, das in Titans Atmosphäre nachgewiesen wurde, sich in flüssigen Kohlenwasserstoffen möglicherweise selbst organisieren könnte (…GreWi berichtete). Den Berechnungen zufolge könnten die Moleküle stabile kugelförmige Membranen bilden, sogenannte Azotosomen.
Solche Strukturen wären funktional vergleichbar mit den Lipidmembranen irdischer Zellen, die als Hülle praktisch aller bekannten Lebensformen dienen. Die Idee weckte großes Interesse, weil sie eine chemisch plausible Grundlage für exotische Titan-Lebensformen zu liefern schien.
Erste experimentelle Überprüfung
Allerdings blieb die Hypothese lange rein theoretisch. Zwar kam eine weitere Modellstudie im Jahr 2020 zu dem Schluss, dass Azotosomen unter Titan-Bedingungen vermutlich thermodynamisch instabil wären. Doch ohne experimentelle Tests ließ sich nicht entscheiden, welche Vorhersage realistischer ist.
Genau hier setzt die neue Untersuchung an. Die Forschenden stellten im Labor Mischungen aus Acrylnitril, Methan und Ethan her und setzten diese Bedingungen aus, die jenen auf Titans Oberfläche ähneln. Ziel war es zu beobachten, ob sich die Moleküle tatsächlich zu membranartigen Strukturen organisieren.
Nach einer ausreichenden Reaktionszeit analysierten die Wissenschaftler die Proben mit mehreren Methoden. Eine davon war die Differential-Scanning-Kalorimetrie, mit der sich bestimmen lässt, wie viel Wärme benötigt wird, um die Temperatur eines Materials zu verändern. Ergänzend kam Raman-Mikroskopie zum Einsatz, die detaillierte Einblicke in die molekularen Strukturen der Proben ermöglicht.
Ergebnisse dämpfen Erwartungen
Die Resultate sprechen deutlich gegen die ursprüngliche Azotosomen-Hypothese. In den Experimenten bildeten Acrylnitril-Moleküle zwar stabile molekulare Kokristalle mit Ethan. In der Mischung aus Acrylnitril und Methan – also einer Zusammensetzung, die den Bedingungen in Titans Methanseen näherkommt – beobachteten die Forschenden jedoch praktisch keine strukturellen Veränderungen.
Diese Ergebnisse legen nahe, dass sich unter realistischen Titan-Bedingungen kaum die zuvor vorgeschlagenen membranartigen Strukturen bilden dürften. Damit wird eine der prominentesten Ideen für mögliche „zellartige“ Strukturen auf dem Saturnmond deutlich geschwächt.
Gleichzeitig bedeutet das Ergebnis jedoch nicht, dass Leben auf Titan grundsätzlich ausgeschlossen wäre. Viele Forschende gehen inzwischen davon aus, dass zellähnliche Membranen nicht zwingend notwendig sind, damit sich funktionierende biologische Systeme entwickeln können.
Die neue Studie könnte daher vielmehr dazu beitragen, die Suche nach alternativen chemischen Mechanismen anzustoßen. Statt sich auf Azotosomen zu konzentrieren, könnten zukünftige Modelle untersuchen, welche anderen Strukturen oder Reaktionsnetzwerke in Titans extrem kalter Kohlenwasserstoffumgebung stabil sein könnten.
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Recherchequelle: JPL, Science Advances
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