Stoßwellenexperimente zur Simulation des Transfers von Mikroorganismen vom Mars zur Erde

Abstract

Die vorliegende Diplomarbeit stellt eine erste systematische experimentelle Untersuchung über die Überlebensfähigkeit prokaryotischer und eukaryotischer Mikroorganismen nach einem simulierten Meteoritenimpakt dar. Im Rahmen des DFG-Projekts “Experimental study of the survival of endolithic microorganisms during impact and ejection of Martian meteorites: first phase of the transfer of life between Mars and Earth” in Zusammenarbeit mit Gerda Horneck und Ralf Möller vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), Köln, Sieglinde Ott und Jean-Pierre De Vera von der Universität Düsseldorf, Charles Cockell von der Open University, Milton Keynes, und Ulrich Hornemann vom Ernst Mach Institut für Kurzzeitdynamik, Efringen-Kirchen, wurde an Hand von Stoßwellenexperimenten die Überlebensfähigkeit von Bacillus subtilis Sporen, der Flechte Xanthoria elegans und des Cyanobakteriums Chroococcidiopsis bei Stoßwellendrücken zwischen 10 GPa bis 41,5 GPa mit einer Impulsdauer von 1,41 μs bis 0,16 μs untersucht. Diese Druckspanne liegt im Bereich der Stoßwellendrücke, welche für die Marsmeteorite von Fritz et al. (2005) bestimmt wurden. Die Mikroorganismen waren in dünnen Schichten zwischen zwei Gabbroscheiben eingebettet, die den Basalt als häufigsten Gesteinstyp unter den Marsmeteoriten simulieren sollten. Die jeweiligen Stoßwellendrücke wurden in einer Sprengstoffvorrichtung durch Variation der verschiedenen Versuchsparameter erreicht. Nach der Stoßwellenbelastung wurde der tatsächliche Stoßwellendruck mittels Brechungsindexmessungen des Labradorits bestimmt, basierend auf Kalibrationen von Stoßwellendrücken (Stöffler et al., 1986). Zur Unterstützung der Bestimmung der Stoßwellendruckverteilung innerhalb einer Probe wurden einzelne Labradoritkörner außerdem mittels Ramanspektroskopie vermessen. Die den Stoßwellen-drücken entsprechenden Stoßwellentemperatur- und Stoßwellenresttemperaturerhöhungen gegenüber der Ausgangstemperatur wurden von Artemieva und Ivanov (2004) und Fritz et al. (2005) für die Marsmeteorite abgeschätzt und von uns für eine Ausgangstemperatur von 20 °C übernommen.