Leitner Johannes. Einführung in die Astronomie/Astrobiologie

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4 Expose-E ( ): 664 organische Verbindungen und Mikroorganismen wurden verschiedenen Bedingungen ausgesetzt Die Proben wurden verschiedenen Bedingungen: Vakuum, extraterrestrischer UV-Strahlung, Mikrogravitation, kosmischer Strahlung und extremen Temperaturfluktuationen ausgesetzt.

5 Expose-E ( ): 664 organische Verbindungen und Mikroorganismen wurden verschiedenen Bedingungen ausgesetzt Tray 1 und 3: Vakuum, kosm. Strahlung, UV-Strahlung Temperaturfluktuationen Tray 2: Simulation von Mars-Oberflächen-Bedingungen Simulation der Atm., der kosm. und UV-Strahlung und den Temperaturschwankungen Die Experimente lassen aber auch Schlussfolgerungen für die frühe Erde und über die schützende Funktion der Ozonschicht (Schutz vor UV-Strahlung) zu.

6 Expose-E ( ): 664 organische Verbindungen und Mikroorganismen wurden verschiedenen Bedingungen ausgesetzt PROCESS: Untersuchung der chemischen Entwicklung von organischen Molekülen Resistenz ist abhängig von chemischer Struktur und der Wellenlänge der UV-Strahlung Sehr gute Resistenzen zeigten Glycin, Alanin, Valin; eingebettet in Gesteine würden diese den Flug im All überleben ADAPT: Untersuchung der Fähigkeit von Mikrorganismen sich an hohe UV-Strahlungsniveaus anzupassen z.b. Züchtung eines UV-resistenten Stammes von Bacillus Subtilis, er bildete Sporen, diese wurden dann den Bedingungen von Tray 1 und 2 ausgesetzt nach 559 Tagen noch lebensfähig; 8 % bei Weltraum-, 100 % bei Mars-Bedingungen

7 Expose-E ( ): 664 organische Verbindungen und Mikroorganismen wurden Verschiedenen Bedingungen ausgesetzt PROTECT: Untersuchung der Überlebensfähigkeit von ausgewählten Mikroorganismen; Augenmerk waren auch Sterilisationverfahren, die heute auf der Erde verwendet werden. Ohne: Sonneneinstrahlung: 100 % überleben unter Marsbedingungen 10 % unter Weltraumbeding. Mit Sonneneinstrahlung: 1 % unter Marsbeding. 0.1 % unter Weltraumbeding Auch wichtig für zukünftige Marsmissionen (und allg. Planetary Protection).

8 Expose-E ( ): 664 organische Verbindungen und Mikroorganismen wurden verschiedenen Bedingungen ausgesetzt LIFE: Untersuchung von Strahlungseffekten auf Flechten und Pilze 2 Organismen, die primär Felsen besiedeln, überlebten: Stichococcus sp. (Grünalgen) Acarasporo sp. Damit konnte auch die Fähigkeit von Eukaryoten zum Überleben gezeigt werden! Aber natürlich ist es noch ein Unterschied 1.5 Jahre oder Tausende bis Millionen Jahre eine Reise im All zu überleben.

9 Expose-E ( ): 664 organische Verbindungen und Mikroorganismen wurden verschiedenen Bedingungen ausgesetzt SEEDS: Pflanzensamen wurden den Tray 1-3 Bedingungen ausgesetzt, dies ist auch für Szenarien von langfristigen Transporten im All von Bedeutung. Arabidopsis thaliana (Schotenkresse bzw. Gänserauke) 23 % der Samen waren nach 1.5 Jahren Experimentdauer noch keimfähig. Damit konnte gezeigt werden, dass ein Transport von Samen zwischen Mars und Erde problemlos möglich wäre ABER DIE BESTE KEIMRATE ZEIGTE EINE ANDERE PFLANZE

10 Expose-E ( ): 664 organische Verbindungen und Mikroorganismen wurden verschiedenen Bedingungen ausgesetzt Erkennt jemand von Ihnen diese Pflanze?

11 Expose-E ( ): 664 organische Verbindungen und Mikroorganismen wurden verschiedenen Bedingungen ausgesetzt SEEDS: Nicotiana tabacum (Tabakpflanze) 44 % der Samen waren nach 1.5 Jahren noch keimfähig Eine 100 %-ige Überlebensrate wurde erreicht, wenn die Samen vor Sonneneinstrahlung geschützt wurden.

12 Expose-E ( ): 664 organische Verbindungen und Mikroorganismen wurden verschiedenen Bedingungen ausgesetzt Expose-R ( ) Ähnliche Experimente zu Expose-E noch nicht vollständig ausgewertet Expose-R2 (ab April 20124: BIOMEX: Untersuchung der Resistenz von verschiedenen Biomolekülen unter Weltraumund Marsbedingungen; hierbei insbesondere: Extremophile. BOSS: Untersuchung des Wachstums von Mikroorganismen in Biofilmen (Mars und Weltraum). BIOCHIP: Untersuchung der Einflusses der Bedingungen auf Biochips, die in Zukunft für die Detektierung von Leben auf dem Mars eingesetzt werden sollen.

13 Cosmos Experimente COSMOS 1129 COSMOS Tage 12 Tage Gruppen von je 5w und 2m Ratten trächtig allerdings wieder verloren Affen, Fruchtfliegen, Ratten, Fische weniger Spermien, häufig deformiert, oft zeugungsunfähig Medaka Viele ungelöste Probleme: Strahlung Mikrogravitation Geburt Ethische Fragen Etc. Für tierische Experimente gibt es auch an Bord der ISS ein eigenes Labor.

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15 Mars Simulation Chamber, Spanien Eine Kammer zur Simulation der Umweltbedingungen auf dem Mars: Druck Temperatur Atmosphärische Zusammensetzung Staub Strahlung Winde Auch der marsianische Boden kann mittlerweile sehr gut nachgebaut werden. Neben zahlreichen Experimenten, die auf die Überlebensfähigkeit von Mikroorganismen abzielen, gab es auch Experimente mit (Nutz-)pflanzen. Mehr als 4200 Samen wurden eingebraucht und die Ergebnisse zeigten, dass bspw. Roggen, Kresse, Karotten, Pfeffer, etc. sehr gut wuchsen, Wildpflanzen aber nur sehr schlecht. Weitere Experimente sind geplant, zum Beispiel mit Tomaten, ein Problem ist jedoch ein hoher Schwermetallgehalt im Boden.

16 Vielleicht schon der nächste Schritt Mars One:

17 Pflanzenwachstum unter lunaren Bedingungen: Neben dem Mars gibt es schon seit Apollo Untersuchungen über das Pflanzenwachstum unter den Bedingungen am Mond. Auch für zukünftige Stationen auf dem Mond würden Pflanzen viele Vorteile bieten: z.b. bioregenerative Lebenserhaltungssysteme, Nahrungsversorgung; Fast alle Missionen (Apollo, Space Shuttle, Spacelab, MIR, ISS) führen Experimente mit Pflanzen durch primär mit Regolith als Boden). Apollo 11, 1969: brachten 23 kg Regolith zur Erde zurück (damals noch scharfe Quarantänevorschriften, die im Laufe der Zeit immer weiter gelockert wurden).

18 Pflanzenwachstum unter lunaren Bedingungen: Das erste lunare Radieschen teilweise in Regolith gewachsen. Zusammenfassend: Farne und Algen, Kohl, und auch die Tabakpflanze wuchsen besser in einer Kombination aus irdischen und lunaren Boden. Regolith ist reich an Nährstoffen (Fe, Mg, Mangan, und in Spuren auch N, S, P. Jedoch nicht in Wasser gelöst, sondern die Pflanzen bearbeiteten direkt die Gesteine! DENNOCH: bisher gibt es noch kein Experiment mit Pflanzen ausschließlich in Regolith.