Wasser. Es ist überall auf der Erde zu finden, von polaren Eiskappen bis zu Dampfgeysiren. Und wo sie Wasser finden, finden sie fast ausnahmslos Leben. „Wenn wir hier auf der Erde Wasser finden - seien es eisbedeckte Seen, hydrothermale Tiefseequellen oder trockene Wüsten -, wenn es Wasser gibt, finden wir Mikroben, die es schaffen, darin zu leben“, sagt Brian Glaser, Ozeanograph bei Universität von Hawaii in Manoa, Studium der Astrobiologie.
Daher lautete das ungewöhnliche Motto der NASA bei der Jagd nach außerirdischem Leben "folge dem Wasser".
Kürzlich kündigten Wissenschaftler der NASA einen Fund auf dem Mars an: Die dunklen Ströme, die Wissenschaftler in den Sommermonaten auf dem Mars seit mehr als zehn Jahren gesehen haben, erwiesen sich als Beweis für fließendes Wasser. Während Salzströme in Chloridsalzen möglicherweise zu übersättigt sind, um das Leben zu unterstützen, erhöhen sie zu diesem Zeitpunkt die Wahrscheinlichkeit des Lebens auf dem Mars.
Aber warum genau ist Wasser so ein wichtiges Molekül für das Leben? Könnte es andere Zutaten geben, die das perfekte Rezept für das Leben auf anderen Planeten liefern?
Es stellt sich heraus, dass mehrere chemische Eigenschaften von Wasser es für Lebewesen unverzichtbar machen. Wasser löst nicht nur fast alles auf, sondern ist auch eines der wenigen Materialien, die in einem relativ engen Temperaturbereich fest, flüssig und gasförmig sein können.
Aktuelles Leben
Fast alles Leben auf der Erde verwendet eine Membran, die den Körper von der Umwelt trennt. Um am Leben zu bleiben, nimmt der Körper wichtige Materialien zur Energieerzeugung auf und filtert giftige Substanzen wie Abfall heraus. In dieser Hinsicht ist Wasser notwendig, weil es bei Erdtemperaturen flüssig bleibt. Während des Fließens bietet es eine effiziente Möglichkeit, Substanzen von der Zelle in die Zellumgebung zu übertragen. Die Freisetzung von Energie aus Festkörpern ist viel schwieriger (obwohl es Mikroben gibt, die Gestein fressen), sagt Glazer.
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Der andere Teil der Gleichung - neben der Tatsache, dass Wasser Substanzen in die Zelle hinein und aus dieser heraus befördern kann - bezieht sich auf eine einzigartige chemische Konfiguration. Das bescheidene Wassermolekül besteht aus zwei Wasserstoffatomen, die an ein Sauerstoffatom gebunden sind.
"Die Art und Weise, wie sie kombiniert werden, macht Wasser zu einem wunderbaren universellen Lösungsmittel", das es ihm ermöglicht, nahezu jede Substanz aufzulösen, sagt Glaser.
Dies ist hauptsächlich auf die Tatsache zurückzuführen, dass das Molekül eine Polarität aufweist, Wasserstoffatome auf einer Seite des Moleküls eine positive Region bilden und Sauerstoff am anderen Ende eine negative Ladung bildet. Das positive Wasserstoffende zieht negative Ionen (oder Atome mit einem zusätzlichen Elektron in der Außenhülle) an, während das negative Ende positive Ionen anzieht (denen eines ihrer Elektronen fehlt).
Die bemerkenswerten Auflösungseigenschaften von Wasser machen es ideal für die Übertragung von Substanzen wie Phosphaten oder Calciumionen in die Zelle und aus der Zelle heraus.
Wasserphasen
Ein weiteres ungewöhnliches Merkmal von Wasser ist, dass es im Temperaturbereich der Erde fest, flüssig und gasförmig sein kann. Andere Moleküle, die als gute Kandidaten für die Unterstützung des Lebens identifiziert wurden, neigen dazu, bei Temperaturen oder Drücken flüssig zu bleiben, die für die meisten bekannten Lebensformen unwirtlich wären.
"Wasser ist eigentlich ein Sweet Spot", sagt Glazer.
Die Tatsache, dass sich Wasser in allen drei Phasen in einem relativ engen Druckbereich befinden kann, schafft viele Möglichkeiten für das Leben zu gedeihen, fügt er hinzu.
„Alle drei auf unserem Planeten verfügbaren Wasserbedingungen schaffen eine angenehme Vielfalt an Lebensräumen und Mikroklima“, sagt Glazer. Zum Beispiel kann gefrorenes Eis in Berggletschern gefunden werden, während Wasserdampf hilft, die Atmosphäre zu erwärmen.
Wasserwiege des Lebens
Wasser kann mehr als eine Flüssigkeit sein, die das Leben leichter macht - es kann die Schutzwiege sein, die die Bausteine des Lebens auf die Erde gebracht hat, sagt Ralph Kaiser, Physiker und Chemiker an der Universität von Hawaii, der Astrochemie studiert.
Nach einer der Theorien über den Ursprung des Lebens auf der Erde, der Theorie der Panspermie, stürzten Eiskometen auf die Erde und trugen winzige organische Moleküle, die zur Grundlage des Lebens wurden. Das Reisen durch den Weltraum ist jedoch eine Tortur, vor allem wegen der starken Strahlung, die empfindliche organische Moleküle zerstören kann.
Wasser in seiner festen Form kann jedoch Moleküle vor Strahlung schützen. "Vielleicht, weil die Bausteine im Wasser gefroren waren, wurde es ihr Schutzmantel."
Auf der Suche nach Ersatz
Während Wasser für das Leben auf unserem eigenen Planeten wesentlich ist, kann es natürlich Lebensformen geben, die nicht nach den Regeln der Erdbewohner leben.
Wissenschaftler suchen auch nach anderen Flüssigkeiten, die eine ähnliche Rolle als universelles Lösungsmittel und Transportmedium spielen könnten. Zu den Top-Konkurrenten zählen Ammoniak und Methan, sagt Chris McKay, Astrobiologe am Ames Research Center der NASA in Moffett Field, Kalifornien. Ammoniak ist wie Wasser ein im Universum relativ verbreitetes polares Molekül, aber Wissenschaftler haben noch keine großen Körper mit Ammoniak im Sonnensystem gefunden.
Methan ist nicht polar, kann aber viele andere Substanzen lösen. Im Gegensatz zu Wasser wird Methan jedoch nur bei sehr kalten Temperaturen flüssig - bei minus 182 Grad Celsius.
"Wir wissen, dass Titan große Seen mit flüssigem Methan und Ethan hat", sagt McKay. Dies ist einer der Saturnmonde. "Die sehr interessante Frage ist also, ob das Leben flüssiges Methan oder Ethan verwenden kann."
Ilya Khel
