Prognosen lassen befürchten, dass der tauende Permafrost der Arktis bis zum Ende des Jahrhunderts über 50 Gigatonnen Methan in die Atmosphäre sickern lässt. Das im Vergleich zu Kohlendioxid deutlich potentere Treibhausgas ist farb- und geruchlos, brennbar und etwa 25-mal klimaschädlicher als CO2. Während es auf der Erde für erhebliche Probleme sorgt, ist Methan bei Exobiologen ein gerne gesehenes Gas. Ähnlich wie im arktischen Permafrost könnten Mikroorganismen auch auf anderen Planeten Methan produzieren, was sie für uns nachweisbar machen würde.

Tatsächlich konnte die ESA-Sonde Mars Express im Jahr 2004 in der dünnen Atmosphäre des Roten Planeten erstmals signifikante Mengen von Methan beobachten. Weitere Messungen in den folgenden Jahren ergaben unterschiedliche Ergebnisse: Manchmal fand sich keine Spur von Methan, dann wieder verblüffend große Mengen. Bis zuletzt beobachtete der NASA-Rover Curiosity im Gale-Krater mehrmals regelrechte Methanausbrüche. Der Anteil des Gases in der Atmosphäre stieg dabei binnen kurzer Zeit sprungartig an, um nach einer Weile wieder zu sinken.

Nicht viel und doch spannend

Die vorübergehend 21 ppb Volumenanteile (also 21 Methan-Moleküle pro einer Milliarde Luftteichen) sind im Vergleich zu den 1.800 ppd auf der Erde freilich nicht viel – und doch wecken derartige Messergebnisse bei Forschern einschlägige Hoffnungen. Natürlich könnte das Methan auch ganz ohne biologische Hilfe entstehen, etwa bei der Umwandlung des Minerals Olivin mit Wasser in Serpentin, aber derartige Erklärungen liefern keine befriedigenden Antworten auf einige spannende Fragen.

Alleine der wiederholte Nachweis des Methans in der Marsatmosphäre ist ein Rätsel, denn er bedeutet, dass es eine aktive Quelle geben muss, die stets nachliefert. Will man einen biogenen Ursprung für das Methan belegen oder ausschließen, müsste man allerdings vor Ort eine Probe nehmen und mit einem Massenspektrometer analysieren. Eine wichtige Information wäre etwa die Isotopenverhältnisse von 12C/14C im Methan, diese unterscheiden sich nämlich bei biogenem und nicht-biogenem Ursprung.

Einen Katzensprung entfernt

Für eine solche Probenentnahme muss man jedoch wissen, wo genau das Gas aus dem Untergrund in die Atmosphäre entweicht, also gleichsam die Quelle aufspüren – und genau das könnte nun Wissenschaftern mithilfe von Curiosity geglückt sein. Wenn ihre Berechnungen stimmen, liegt sie nur wenige Dutzende Kilometer von der derzeitigen Position des Rovers entfernt.

Seit 2012 hat der Rover insgesamt sechs Mal Methan in der Marsatmosphäre festgestellt. Die Ortsveränderungen des Roboters zwischen den Messungen und die jeweiligen Wetterbedingungen haben dem Team um Chris Webster vom Jet Propulsion Laboratory genug Daten in die Hand gegeben, um auf den Ursprung der Methanausgasungen zu schließen. Gemeinsam mit Forschern des California Institute of Technology um Yangcheng Luo haben sie dafür unter Berücksichtigung der Windrichtung und -geschwindigkeit und mithilfe von Triangulation die Wege der Methangaspartikel bis ihren möglichen Emissionspunkten zurückverfolgt.

"Die Ergebnisse weisen auf eine aktive Emissionsregion im nordwestlichen Teil des Kraters im Westen und Südwesten von Curiosity hin", berichten die Wissenschafter in ihrer Arbeit, die auf dem Preprintserver "Research Square" veröffentlicht wurde und noch auf ihr Peer Review wartet. Die Resultate seien deshalb zwar noch mit Vorsicht zu genießen, so die Forscher. Es spreche aber einiges dafür, dass Curiosity offenbar durch einen glücklichen Zufall in der Nähe einer aktiven Methan-Quelle gelandet ist.

Rätsel um widersprüchliche Messergebnisse

Nicht nur der Herkunft, auch den Ursachen für die verschiedenen und teilweise widersprüchlichen Messergebnisse könnten Webster und seine Kollegen auf die Spur gekommen sein. Der ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO) der ESA hatte nämlich im Unterschied zu Curiosity im Gal-Krater keinerlei Methanvorkommen nachweisen können, was auch Zweifel an den vom Rover erhobenen Daten aufkommen ließ. Das könnte aber an den unterschiedlichen Tageszeiten der Messungen liegen, erklärte John E. Moores from York University in Toronto.

Wegen seines großen Energiehungers wird Curiositys Methan-Detektor, der Tunable Laser Spectrometer (TLS), nur in der Nacht eingesetzt, wo die meisten andere Instrumente ausgeschaltet sind. Nachdem die Atmosphäre sich in der Marsnacht kaum bewegt, könnte sich das Methan um Curiosity herum leichter ansammeln.

Der ExoMars TGO dagegen braucht die Sonne als Energiequelle und fahndet tagsüber nach Methan, zu einer Zeit also, wo Strömungen und atmosphärische Bewegungen das Gas soweit verdünnt, dass es nicht mehr nachweisbar ist. Jüngste Messungen von Curiositys TLS scheinen diese Hypothese zu bestätigen, während aktuelle Daten der ExoMars TGO-Mission erneut keinerlei Methan feststellen konnte. (tberg, 25.7.2021)