Montag, 24. November 2014

Außerirdisches Leben könnte auch auf der Grundlage von "superkritischem Kohlendioxid" statt von Wasser gedeihen


Phasendiagramm von Kohlenstoffdioxid. | Copyright: Public Domain (Sponk (talk) / WikimediaCommons)

Pullman (USA) - Außerirdisches Leben, so vermutet eine aktuelle Studie, könnte auch auf der Grundlage von sogenanntem "superkritischem" Kohlendioxid - mit Eigenschaften sowohl von Flüssigkeiten und Gasen - gedeihen. Superkritisches Kohlendioxid könnte somit auf einigen Planeten genau so grundlegend für die Entstehung von Leben gewesen sein, wie das Wasser auf der Erde.

Allgemein auch als Treibhausgas bekannt, dämmt Kohlendioxid (CO2) in Atmosphären Wärme, wird u.a. von Tieren ausgeatmet und von Pflanzen mittels Photosynthese wieder zu Glucose und Sauerstoff umgewandelt. Es kommt sowohl in festem, flüssigen wie auch im gasförmigen Zustand vor. Unter bestimmten Temperatur- und Druckbedingungen kann es aber auch in einen sogenannten "superkritischen" Zustand übergehen und hat dann sowohl Eigenschaften von Flüssigkeiten wie auch von Gasen, wenn es beispielsweise Flüssigkeiten wie unserem Wasser gleich, Materialien auflösen kann, aber gasartig dahinfließt.


Damit Kohlendioxid in diesen kritischen Zustand übergeht, bedarf es einer Kombination aus 30,980 Grad Celsius und einem atmosphärischen Druck vom etwa 73,75 bar (also dem rund 73-fachen der Atmosphärendrucks auf Meeresspiegelniveau). Von uns Menschen wird superkritisches Kohlendioxid (scCO2) etwa zum Entkoffeinieren von Kaffeebohnen und in Reinigungsprozessen verwendet.


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Wie der Astrobiologe Dirk Schulze-Makuch von der Washington State University und der Chemiker Ned Budisa von der TU Berlin aktuell im Fachjournal "Life" (DOI: 10.3390/life4030331) berichten, werde das biologische Potential von superkritischem Kohlendioxid oft übersehen.

In ihrer Studie zeigen die Wissenschaftler nun, dass beispielsweise Enzyme in superkritischem Kohlendioxid sogar stabiler sein können als in Wasser, berichtet "Space.com". Zudem spezifiziert das superkritische Kohlendioxid die Enzyme für jene Moleküle, an die sie Anknüpfen, was zu deutlich weniger unnötigen Nebenreaktionen führt.


Wie schon frühere Studien gezeigt haben, gibt es schon auf der Erde einige Arten von Bakterien, die superkritischem Kohlendioxid gegenüber tolerant sind und deren Enzyme auch in dieser Flüssigkeit aktiv sind. Darüber hinaus wurde auch schon auf der Erde Mikroben entdeckt, die innerhalb von Kohlendioxidtaschen unterhalb des Ozeanbodens gebunden existieren. Mit zunehmender Tiefe, steigt natürlich auch der Druck auf derartig exotische Habitate und das flüssige Kohlendioxid darin könnte in den superkritischen Zustand übergehen. Schulze-Makuch vermutet, dass es viele derartiger Speicher mit superkritischem Kohlendioxid unter den irdischen Ozeanen geben könnte.


Da Kohlendioxid ein häufig in planetaren Atmosphären vorkommendes Molekül ist, könnte es auch sein, dass auch superkritisches CO2 auf vielen fremden Welten unter den entsprechenden Bedingungen vorkommen könnte.


Der uns am nächste gelegenen Kandidat hierfür wäre schon unser Nachbarplanet Venus. Deren Atmosphäre besteht heute schließlich hauptsächlich aus Kohlendioxid. Zudem befand sich die Venus in ihrer frühen Geschichte innerhalb der lebensfreundlichen Zone unserer Sonne, jener Region um einen Stern also, innerhalb derer ein Planet diesen umkreisen muss, damit - aufgrund milder Temperaturen - Wasser in flüssigem Zustand existieren kann.



Computergenerierte Schrägaufsicht auf die Venusoberfläche. | Copyright: gemeinfrei

Demnach könnte also Leben, wie wir es von der Erde kennen, einst auf der jungen Venus entstanden sein, noch bevor sich der Planet zu sehr aufgeheizt hatte, sodass alles vorhandene flüssige Wasser verdampfte. Auch wenn die Forscher die Chance eher gering einschätzen, dass dieses Leben von Wasser als Grundlage zu superkritischem Kohlendioxid gewechselt sein könnte, könnten sich doch einige organische Reste des einstigen Venus-Lebens in dieser Flüssigkeit erhalten haben.


Außerhalb unseres Sonnensystems sieht der Astrobiologe gerade in den erst hier entdeckten Super-Erden, Felsplaneten also von der 2- bis 10-fachen Masse unserer Erde, aufgrund der höheren Schwerkraft und dem damit einhergehend höheren Druck, potentielle Kandidaten für superkritisches Kohlendioxid.


Zwar gebe es bislang noch keine Beweise für Leben auf der Grundlage von superkritischem CO2 anstelle von Wasser, doch liefere die Theorie genügend gute Gründe davon auszugehen, dass es so sein könne, so Schulze-Makuch abschließend.


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