De aarde is een heel bijzondere planeet. Het is het enige hemellichaam in het zonnestelsel waarvan we weten dat er leven bestaat. Zou er leven kunnen zijn op andere planeten of manen? Mars wordt in dit verband altijd als eerste genoemd; het heeft veel eigenschappen gemeen met de aarde, en in zijn geologische verleden stroomde ook water over het oppervlak. Vandaag, echter, de omstandigheden op Mars zijn zo extreem dat het moeilijk voor te stellen is dat organismen zoals die op aarde worden aangetroffen, zouden kunnen overleven op die koude en droge woestijnplaneet. Een van de doelen van het DLR-gecoördineerde experiment BIOMEX (BIOlogy and Mars EXperiment) op het International Space Station (ISS) was om uit te zoeken of dit inderdaad mogelijk is. De resultaten zijn nu beschikbaar.

Een belangrijk resultaat is dat, in feite, verschillende terrestrische biologische stoffen en structuren zijn erg taai. Ze overleefden zeer uitdagende omgevingsomstandigheden tijdens een 18 maanden durende stresstest in de ruimte. De tests hadden betrekking op monsters van verschillende organismen, zoals bacteriën, algen, korstmossen en schimmels worden blootgesteld aan vacuüm, intense ultraviolette straling en extreme temperatuurschommelingen aan de buitenkant van het ISS gedurende in totaal 533 dagen. Astrobioloog Jean-Pierre Paul de Vera van het DLR Institute of Planetary Research in Berlin-Adlershof, de persoon die verantwoordelijk is voor het wetenschappelijk beheer van BIOMEX, was onder de indruk. "Sommige van de organismen en biomoleculen vertoonden een enorme weerstand tegen straling in de ruimte en keerden daadwerkelijk terug naar de aarde als 'overlevenden' uit de ruimte, " merkte hij op. "Onder andere, we hebben archaea bestudeerd, dit zijn eencellige micro-organismen die al meer dan drieënhalf miljard jaar op aarde bestaan, leven in zout zeewater. Onze 'proefpersonen' zijn familieleden van hen die geïsoleerd zijn in de Arctische permafrost. Ze hebben overleefd in de ruimte en zijn ook detecteerbaar met onze instrumenten. Zulke eencellige organismen zouden kandidaten kunnen zijn voor levensvormen die op Mars gevonden kunnen worden."

Leven op Mars lijkt niet onmogelijk

Met dit resultaat, het hoofddoel van het experiment is bereikt; in principe, levende wezens die onder extreme omgevingsomstandigheden op aarde bestaan ​​– zogenaamde 'extremofielen' – lijken ook op Mars te kunnen bestaan. "Natuurlijk, dit betekent niet dat er werkelijk leven op Mars bestaat, De Vera merkt het snel op. "Maar de zoektocht naar leven is meer dan ooit de sterkste drijfveer voor de volgende generatie missies naar Mars."

Het bestaan ​​van in ieder geval zeer eenvoudige levensvormen op Mars - in de afgelopen viereneenhalf miljard jaar van de geschiedenis van de planeet of zelfs nu - is in principe denkbaar voor DLR-astrobioloog de Vera en zijn collega's. Echter, tot nu toe, geen bewijs voor leven op Mars is gevonden. Ruimtevaartuigen in een baan om de aarde en mobiele laboratoria op het oppervlak van Mars hebben aangetoond dat er vandaag de dag nog steeds belangrijke voorwaarden voor leven bestaan:een atmosfeer, elementen zoals koolstof, waterstof, zuurstof, stikstof, zwavel en fosfor, en zelfs water, tenminste in de vorm van ijs. Maar de detectoren van de Mars-onderzoekers hebben het leven zelf of zijn stofwisselingsproducten nog niet geregistreerd.

De BIOMEX-resultaten versterken ook een hypothese waarover al decennia lang intensief wordt gedebatteerd onder wetenschappers en die relevant is voor de vraag hoe het leven 3,8 miljard jaar geleden op aarde kwam. De panspermia-theorie suggereert dat er al vroeg in zijn geschiedenis organismen op Mars bestonden, en werden van de planeet gegooid door een asteroïde-inslag in of op uitgeworpen rotsen en naar het binnenste zonnestelsel getransporteerd. Daar, sommige rotsen kwamen als meteorieten in botsing met de aarde, waar de organismen die ze bevatten, bleven evolueren.

Vacuüm, ultraviolette straling, warmte, koud – BIOMEX als stresstest voor micro-organismen

Voor het BIOMEX-experiment, op 18 augustus 2014, De Russische kosmonauten Alexander Skvortsov en Oleg Artemyev plaatsten enkele honderden monsters in een experimentcontainer aan de buitenkant van de 'Zvezda' Russische ISS-module. de containers, openstaan ​​voor de omringende ruimte, gehouden primitieve terrestrische organismen zoals mossen, korstmossen, schimmels, bacteriën, archaea ('oerbacteriën') en algen, evenals celmembranen en pigmenten. Sommige waren ingebed in, onder andere, gesimuleerde Marsbodems met een kunstmatige Marsatmosfeer. Op 22 oktober 2014, kosmonauten Maxim Suraev en Aleksandr Samokutyayev verwijderden de beschermhoes. Vanaf toen, de monsters werden permanent blootgesteld aan de barre omstandigheden van de ruimte - een vacuüm met grote temperatuurschommelingen en intense ultraviolette straling. "Alweer, het ISS bood ideale omstandigheden voor een experiment dat alleen onder ruimteomstandigheden kon worden uitgevoerd, ’ legde de Vera uit.

Op 3 februari 2016, het deksel werd tijdens een derde ruimtewandeling door kosmonauten Yuri Malenchenko en Sergei Volkov terug op de container gezet, en de monsters werden teruggebracht naar het ruimtestation. Op 18 juni 2016, ze werden teruggebracht naar de aarde met ESA-astronaut Tim Peake aan boord van een Sojoez-ruimtevaartuig. Vervolgens, het experiment werd overgebracht van Baikonoer (Kazachstan) naar de DLR-site in Keulen, en BIOMEX-wetenschappers van 30 onderzoeksinstellingen in 12 landen op drie continenten onderzochten de individuele monsters. Van 27-29 maart 2019, DLR in Berlijn presenteert op een wetenschappelijke conferentie het BIOMEX-eindrapport met alle resultaten. Daten, Er zijn 42 peer-reviewed artikelen gepubliceerd in vaktijdschriften. Het gerenommeerde tijdschrift Astrobiologie wijdde in februari een speciale uitgave aan BIOMEX (Vol. 19, Probleem 2, 2019).

Nieuwe sensoren kunnen de stofwisselingsproducten van organismen ontdekken

De instrumenten op toekomstige missies naar het oppervlak van Mars zouden de stofwisselingsproducten of celbestanddelen kunnen meten die worden geproduceerd door micro-organismen zoals archaea. Dit vertegenwoordigt het bereiken van een ander doel van het BIOMEX-experiment. Het in Berlijn gevestigde DLR Institute of Optical Sensor Systems, in samenwerking met het Instituut voor Planetair Onderzoek, gebruikt detectiemethoden die geen monstervoorbereiding vereisen om de bovengenoemde materialen te identificeren. Een van deze methoden is Raman-spectroscopie. "Met Raman-spectroscopie, we kunnen monsters op het oppervlak van Mars van een rover onderzoeken, zowel niet-destructief als zonder er contact mee te hoeven maken, " legt Ute Böttger van het DLR Institute of Optical Sensor Systems uit. "Laserstralen (hoge energie, geconcentreerd licht) zorgen ervoor dat moleculen gaan trillen. Verschillende moleculen hebben verschillende trillingspatronen die kunnen worden gebruikt als een onderscheidende vingerafdruk om moleculen en kristalstructuren te identificeren."

De resultaten van BIOMEX zijn niet alleen een stap vooruit in de zoektocht naar leven op Mars. Ze dienen ook om 'biosignaturen' in de ruimte te definiëren en de fundamenten van een database uit te breiden om als basis te dienen voor het zoeken naar leven in het zonnestelsel. toekomstige missies, zoals de ExoMars-missie gepland door de European Space Agency (ESA) voor 2020, zullen veel baat hebben bij deze gegevens. Ze zullen een belangrijk hulpmiddel zijn bij de identificatie en classificatie van signalen die worden waargenomen door ExoMars 2020, of die verkregen door ruimtevaartuigen van andere hemellichamen. Bijvoorbeeld, Er zijn sporen van methaan gevonden in de ijzige fonteinen van Saturnusmaan Enceladus. Hier, evenals onder de ijzige korsten van Jupiters manen Europa en Ganymedes, er waarschijnlijk aanzienlijke hoeveelheden water zijn waarin primitieve, eencellige organismen kunnen zijn ontstaan.

Het BIOMEX-experiment

BIOMEX was een van de vier experimenten van EXPOSE-R2 (de R staat voor de Russische versie van het belichtingsplatform, de 2 voor het tweede experiment in zijn soort). De anderen waren de BOSS, PSS- en IBMP-experimenten. BIOMEX werd gezamenlijk uitgevoerd door ESA en de Russische ruimtevaartorganisatie Roscosmos. "Het ISS bood ideale omstandigheden voor een experiment dat zou worden uitgevoerd onder ruimteomstandigheden, " merkte de Vera op. Parallel aan het BIOMEX-experiment in zijn 400 kilometer hoge baan, geselecteerde experimenten werden uitgevoerd, identieke experimentele opstellingen gebruiken als die in de ruimte, in de Mars-simulatiekamer van het DLR Institute of Planetary Research en in een ruimtesimulatiekamer van het DLR Institute of Aerospace Medicine in Keulen. Dus, 'controlemonsters' werden gemaakt voor het experiment en de wetenschappelijke evaluatie ervan.

BIOMEX – het ESA/Roscosmos 'Biology and Mars Experiment' – vond plaats in het ISS van 2014-2016. Het experiment werd gecoördineerd en geleid door het DLR Institute of Planetary Research. De DLR Institutes of Aerospace Medicine en Optical Sensor Systems waren ook betrokken. In Duitsland, het Robert Koch Instituut, de Technische Universiteit en het Natuurhistorisch Museum in Berlijn, de Hogeschool in Wildau, het Fraunhofer Instituut voor Celtherapie en Immunologie, het GFZ German Research Centre for Geosciences in Potsdam en de Heinrich-Heine University of Düsseldorf waren ook betrokken bij de implementatie en beoordeling.