Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung des Planetenforschers Prof. Dr. Frank Postberg von der Freien Universität (FU) Berlin hat Phosphorverbindungen in Dämpfen entdeckt, die vom Saturn-Mond Enceladus ausströmen. Diese Entdeckung deutet darauf hin, dass die Phosphorhäufigkeit mehr als 100-mal höher ist als auf der Erde. Sie liefert außerdem entscheidende Erkenntnisse über die Möglichkeit von Leben im Sonnensystem und darüber hinaus. Phosphor ist eines der sechs kritischen Elemente, die für Leben auf der Grundlage von Wasser und organischer Chemie erforderlich sind. Sein Vorkommen erhöht die Chancen auf Leben auf Enceladus erheblich.

Saturn-Mond: Neuer Fund lässt „nun keinen Zweifel mehr“

Die Entdeckung von Phosphor auf Enceladus wurde durch die Analyse von Daten des Cosmic Dust Analyzer-Instruments der Saturnsonde Cassini ermöglicht. Das Team führte eine gründliche Untersuchung von 345 Partikeln durch und identifizierte in neun dieser Partikel einzigartige Spektralmerkmale von Natriumphosphat, einer Verbindung aus Natrium und Phosphor. Diese Ergebnisse widerlegten frühere Theorien, die davon ausgingen, dass Phosphate im Wasser von eisigen Himmelskörpern wie Enceladus spärlich vorkommen könnten.

„Die früheren geochemischen Modelle waren gespalten in der Frage, ob Enceladus‘ Ozean überhaupt Phosphate in nennenswerten Mengen enthalten kann“, zitiert die FU Berlin den Planetologen. „Die ‚Cassini‘-Daten lassen aber nun keinen Zweifel mehr daran, dass erhebliche Mengen dieser wichtigen Substanz im Ozean vorhanden sind.“

Phosphor ist Teil jeder uns bekannten Lebensform und für die Bildung der DNA essenziell. Verbindungen des Elements sind Bestandteil von DNA- sowie RNA-Molekülen – die Phosphor-Verbindung Adenosin-Triphosphat spielt zudem eine entscheidende Rolle beim Energiestoffwechsel von Zellen.

„Höchste Zeit, dass wir zu Enceladus zurückkehren“

Der riesige, hitzegetriebene globale Ozean unter dem eisigen Äußeren des Saturn-Mondes ähnelt den Tiefsee-Ökosystemen der Erde, die in der Dunkelheit um die Wärmequellen am Meeresboden gedeihen. Obwohl er weit von der Wärme der Sonne entfernt ist, könnten auf Enceladus möglicherweise Lebensformen existieren, die auf chemische Energiequellen angewiesen sind, ähnlich wie das Leben in der Tiefsee der Erde.

„Mit den von uns entdeckten leicht verfügbaren Phosphaten in hoher Konzentration erfüllt der Enceladus Ozean nun ein Kriterium, welches üblicherweise die Habitabilität von Himmelskörpern am meisten einschränkt“, betont Dr. Fabian Klenner, der ebenfalls an der im Fachjournal Nature veröffentlichten Studie beteiligt war. Dr. Nozair Khawaja, ein weiterer Kollege von der FU Berlin, ergänzt: „Es ist also höchste Zeit, dass wir zu Enceladus zurückkehren, um zu sehen, ob sich aus den guten Ausgangsbedingungen tatsächlich Leben entwickelt hat.“

Hunderte von Mikromolar Orthophosphate

Der Nachweis von Eiskörnern mit hohen Konzentrationen von Orthophosphaten deute darauf hin, dass Phosphor in der Plume-Quellregion des Enceladus-Ozeans ohne weiteres verfügbar sei, schreiben die Forschenden in ihrer Studie. Sie gehen von Konzentrationen in der Größenordnung von mindestens Hunderten von Mikromolar aus. Das würde dem Hundertfachen des durchschnittlichen Phosphatvorkommens in den Ozeanen der Erde entsprechen.

Stoffmengenkonzentration (auch Molarität genannt) beschreibt, wie viele Mole eines Stoffes in einem Liter Lösung gelöst sind. Ein Mol (mol) enthält dabei definitionsgemäß exakt 602 Trilliarden Teilchen – ein Mikromol (µmol) entspricht einem Millionstel davon. Sprechen wir also etwa von 100 Mikromolar (µM), entspricht das 0,0001 Mol pro Liter (mol/l) oder 60,3 Trillionen Teilchen.

„Unsere geochemischen Experimente und die damit verbundene Modellierung zeigen, dass sich die hohen Phosphatkonzentrationen aus einer erhöhten Löslichkeit von Phosphaten ergeben, die nicht nur auf Enceladus, sondern generell unter den speziellen Bedingungen im äußeren Sonnensystem gegeben sein sollten“, so Postberg. „Das sind gute Nachrichten, für eine ganze Reihe von Ozeanwelten jenseits des Jupiters.“

Enceladus erfüllt Voraussetzungen für Leben

Das Vorhandensein von Phosphor auf Enceladus lässt sich auf Wechselwirkungen zwischen alkalischem, karbonatreichem Ozeanwasser und dem Mondkern aus kohlenstoffhaltigem Chondritgestein zurückführen.

Mit dieser Entdeckung enthält Enceladus nun alle sechs Elemente, die für die Bewohnbarkeit entscheidend sind: Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Schwefel und Phosphor. Damit erfüllt dieser Saturn-Mond nun eine der strengsten Voraussetzungen für die Möglichkeit außerirdischen Lebens.

Quellen: „Detection of phosphates originating from Enceladus’s ocean“ (Nature, 2023), Freie Universität Berlin

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