Verschiedene organische Moleküle auf dem Mars durch das erste SAM-TMAH-Experiment enthüllt

Uralte Hinweise, verborgen in marsianischen Gesteinen

Für alle, die sich fragen, ob Mars jemals die Bausteine des Lebens besaß, liefert diese Studie ein wichtiges neues Puzzleteil. Mit einem leistungsfähigen Chemielabor an Bord der NASA-Raumsonde Curiosity haben Wissenschaftler eine überraschend große Vielfalt an kohlenstoffbasierten Molekülen in Gesteinen entdeckt, die vor etwa 3,5 Milliarden Jahren entstanden sind. Diese Funde beweisen kein früheres Leben, zeigen aber, dass komplexe organische Substanzen auf der Marsoberfläche Milliarden von Jahren überdauert haben, trotz harter Strahlung und chemischer Verwitterung.

Ein Rover als mobiles Marslabor

Die Entdeckungen stammen vom Sample Analysis at Mars (SAM)-Instrument von Curiosity, das gebohrtes Gesteinspulver erhitzen und die dabei entstehenden Gase analysieren kann. In diesem Experiment bohrte der Rover in einen tonreichen Sandstein namens Mary Anning 3, der zum Knockfarrill Hill-Mitglied in der Glen Torridon-Region des Gale-Kraters gehört. Diese Gesteine waren einst Sedimente am Grund oder nahe dem Ufer eines uralten Sees, und ihre Tonminerale sind auf der Erde dafür bekannt, organisches Material gut einzuschließen und zu konservieren. Indem das Team solche Gesteine gezielt untersuchte, hoffte es, tief vergrabene chemische Spuren aus der fernen Mars-Vergangenheit zu finden.

Ein spezielles chemisches Bad für marsianischen Staub

Worin dieses Experiment anders ist, ist ein Reagens namens Tetramethylammoniumhydroxid (TMAH). Anstatt das Gestein nur im Ofen zu erhitzen, fügte SAM diese stark alkalische Flüssigkeit hinzu und erwärmte dann das Gemisch. Auf der Erde kann dieser Ansatz — bekannt als Thermochemolyse — große, widerstandsfähige organische Strukturen aufbrechen und die Bruchstücke so „kappen“, dass sie leichter nachweisbar werden. Innerhalb von SAM wurden die beim Erhitzen freigesetzten Gase teils direkt gemessen, teils aufgefangen, in Gaschromatographiesäulen getrennt und anschließend mittels Massenspektrometrie identifiziert.

Eine Galerie marsianischer organischer Moleküle

Die TMAH-Behandlung offenbarte mehr als 20 verschiedene organische Moleküle, die in früheren, einfacheren Heizexperimenten an demselben Gestein entweder nicht vorhanden oder deutlich weniger auffällig waren. Viele dieser Moleküle sind ringförmig, darunter benzähnliche Strukturen, Zwei-Ring-Verbindungen wie Naphthalin und schwefelhaltige Ringe wie Benzothiophen. Einige tragen zusätzliche chemische Gruppen, die Sauerstoff, Stickstoff oder Schwefel enthalten. Das Team fand sogar Hinweise auf eine stickstoffhaltige Ringstruktur, bekannt als N-Heterocyclus — ein Motiv, das in anderen Zusammenhängen in biologisch wichtigen Molekülen wie Nukleinsäuren vorkommt. Die Vielfalt und Größe dieser Verbindungen deutet darauf hin, dass es sich um Fragmente größerer, alter makromolekularer Materialien handelt, die durch TMAH aufgespalten wurden.

Mars-entstandene Moleküle von Rover-Artefakten trennen

Eines der größten Probleme besteht darin, zu unterscheiden, was wirklich vom Mars stammt und welche Moleküle anderweitig im Instrument entstanden sind. Die Leitungen von SAM enthalten eigene organische Materialien, und seit der Landung von Curiosity ist ein langsames Austreten eines anderen Reagens (MTBSTFA) bekannt. Um das auseinanderzuhalten, verglichen die Wissenschaftler den Mary Anning 3-Lauf mit Leer- und Reinigungsdurchläufen sowie mit detaillierten Labortests. Sie führten außerdem passende Experimente am kohlenstoffreichen Murchison-Meteoriten durch, einem Stellvertreter für das Material, das einst auf den Mars gefallen sein könnte. Viele der in dem marsianischen Gestein beobachteten Verbindungen, einschließlich Benzothiophen und verschiedener methylierter Ringsysteme, zeigen im Meteoritenversuch das gleiche Verhalten, wenn große Kohlenstoffnetzwerke durch TMAH aufgespalten werden. Gleichzeitig fehlten einige Kontaminationsmarker, was die Auffassung stärkt, dass Schlüsselmoleküle, insbesondere die größeren aromatischen Ringe, indigener Herkunft im marsianischen Gestein sind.

Was diese chemischen Spuren für den Mars bedeuten

Insgesamt zeichnen die Ergebnisse das Bild eines Mars, auf dem komplexes kohlenstoffbasiertes Material früh in seiner Geschichte vorhanden war und von dem ein Teil in Oberflächengesteinen über Milliarden von Jahren erhalten blieb. Die Studie behauptet nicht, dass diese Organika biologischen Ursprungs sind; sie könnten von Meteoriten stammen, aus nicht-biologischen Reaktionen zwischen Wasser und Gestein oder aus anderen Prozessen. Aber die schiere Vielfalt der erhaltenen Moleküle — einschließlich schwefel- und stickstoffhaltiger Spezies und möglicher N-Heterocyclen — zeigt, dass der Mars ein chemisch reichhaltiges Archiv seiner Vergangenheit bewahrt hat. Dieses erste in situ-TMAH-Experiment beweist, dass Curiosity und künftige Missionen altes makromolekulares Material auf dem Mars aufschließen können. Mit besser optimierten Experimenten und neuen Instrumenten auf kommenden Rovern und Landern könnten ähnliche Techniken eines Tages zeigen, ob ein Teil dieses uralten Kohlenstoffs einst Teil lebender Systeme war.

Zitation: Williams, A.J., Eigenbrode, J.L., Millan, M. et al. Diverse organic molecules on Mars revealed by the first SAM TMAH experiment. Nat Commun 17, 2748 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-70656-0

Schlüsselwörter: Organische Verbindungen auf dem Mars, Curiosity-Rover, Gale-Krater, Astrobiologie, Martianische Geologie