Weltraum

Könnte ein ultraresistentes Wüstenmoos der Schlüssel zur ‘Begrünung’ des Mars sein?

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Mars begrünen

Science-Fiction-Autoren und Wissenschaftler träumen schon lange davon, wie man den Mars in einen üppigen und grünen Planeten verwandeln kann, ein Prozess, der als Terraformierung bezeichnet wird. Das wäre ein sehr ambitioniertes Projekt, da der Mars derzeit eine sehr raue Umgebung ist. Er hat eine sehr dünne Atmosphäre, kein flüssiges Wasser und erhebliche Strahlungswerte. Die Temperatur liegt zudem im Durchschnitt bei -65 °C/-85 °F.

Es wird angenommen, dass für die Terraformierung des Mars einige Megaprojekte nötig sein werden. Zum Beispiel könnten wir den Planeten mit industriell hergestellten metallischen Nanoröhren erwärmen. Wir könnten außerdem einige der im unterirdischen Ozean, 10‑15 km tief unter der Kruste des Planeten, gefangenen Wasser extrahieren.

Aber selbst wenn diese Bemühungen den Planeten etwas erwärmen, seine Atmosphäre verdichten und mehr Feuchtigkeit sowie flüssiges Wasser bereitstellen, wird er anfangs immer noch ein sehr unnachgiebiger Ort sein. Glücklicherweise gibt uns die Forschung zu Wüstenökosystemen auf der Erde einen Ausblick darauf, wie wir das Leben auf dem Mars zum Gedeihen bringen könnten.

Boden aufbauen

Einige der Organismen der Erde können unter sehr harten Bedingungen direkt auf Felsen wachsen, wie Flechten und Cyanobakterien. Sie sind häufig die letzten überlebenden Lebensformen an Orten wie Wüsten, nackten Felsen und Berggipfeln.

Allerdings wachsen sie sehr langsam und werden wahrscheinlich nicht genug Biomasse ansammeln, um das Entstehen eines robusten marsianischen Ökosystems wirklich zu beschleunigen.

Das ist ein Problem, da jedes komplexere Ökosystem in tatsächlichem Boden wachsen muss, der viel organisches Material enthalten muss. Boden besteht nicht nur aus Mineralien und kann nicht industriell hergestellt werden; er muss vom Ökosystem selbst erzeugt werden, sobald Menschen ihn initiieren.

Für dies ist eine größere Produktion von kohlenstoffbasierter Biomasse erforderlich, als es Flechten leisten können.

Vielversprechender sind Moose, dank ihrer Widerstandsfähigkeit gegenüber Temperatur- und Wasserstress, während sie weiterhin durch Photosynthese wachsen und eine beträchtliche Menge Biomasse produzieren.

Ein zentraler Teil der Begrünung der Marswüste wird die Schaffung einer biologischen Bodenkruste (BSC) sein. BSC ist eine weit verbreitete Art von Bodenbedeckung, die häufig in trockenen Gebieten vorkommt. Sie besteht aus organischen Komplexen kryptogamer Pflanzen wie Flechten und Moosen, Mikroben wie Cyanobakterien und den Sekreten dieser Organismen, die mit Bodenpartikeln vermischt werden.

In einigen Wüstenregionen bedeckt BSC bis zu 70 % der Fläche und erhöht damit deutlich die Wasserhaltekapazität und strukturelle Stabilität des darunter liegenden Sands.

Interessanterweise ist BSC für ein Viertel der gesamten biologischen Stickstofffixierung terrestrischer Ökosysteme weltweit verantwortlich und wird oft als die „lebende Haut“ der Erde bezeichnet.

Das Wundermoos

Forscher des State Key Laboratory of Desert and Oasis Ecology am Xinjiang Institute of Ecology and Geography sowie des National Space Science Center der Chinesischen Akademie der Wissenschaften arbeiteten zusammen, um ein Moos zu identifizieren, das die Aufgabe auf dem Mars übernehmen könnte.

Sie veröffentlichten ihre Ergebnisse in einer wissenschaftlichen Publikation mit dem Titel „Das extremotolerante Wüstenmoos Syntrichia caninervis ist ein vielversprechendes Pionierpflanze für die Besiedlung außerirdischer Umgebungen.“

Syntrichia caninervis, auch bekannt als Steppen‑Schraubmoos, ist eine Moosart, die darauf spezialisiert ist, harte Wüstenumgebungen zu überleben. Sie ist weltweit zu finden, von der Antarktis über das tibetische Plateau bis hin zu Nordafrika und den Wüsten Nordamerikas.

Quelle: Cell

Syntrichia ist extrem resistent gegen Austrocknung und erholt sich nach einem Wasserverlust von über 98 %.

Sie kann zudem Temperaturen von bis zu −196 °C überstehen, viel kälter als selbst die extremste jemals auf dem Mars gemessene Temperatur, ganz zu schweigen vom milderen Wetter der Äquatorregionen, das über den Gefrierpunkt hinausgehen kann.

Wasserstressresistent

Der extreme Widerstand von Syntrichia gegen Dürre kann nicht genug betont werden. Die Pflanze kann fast ihr gesamtes Wasser verlieren und überleben, wobei sie zunächst dunkelgrün und dann schwarz wird.

Noch beeindruckender ist, dass die ausgetrockneten Pflanzen wieder grün werden und ihre photosynthetische Kapazität innerhalb von Sekunden nach der Rehydrierung schnell wiederherstellen.

Quelle: Cell

Diese Pflanzen bleiben unter Schneebedeckung photosynthetisch aktiv und können ein kräftiges Wachstum aufrechterhalten, wobei sie bis zu 49 % ihrer jährlichen Gesamtkohlenstofffixierung während der häufigen Frost‑Tau‑Zyklen im Frühling beitragen.

Dies könnte wirklich entscheidend sein, wenn das Wetter auf dem Mars in den frühen Phasen kaum über dem Gefrierpunkt liegt.

Überleben bei Kälte

Regionen jenseits des marsianischen Äquators sowie sandsturmverseuchte Gebiete oder die Winterperiode werden das entstehende marsianische Ökosystem brutalen Kälteperioden aussetzen, die Wochen oder Monate dauern.

Die chinesischen Forscher setzten Syntrichia jahrelang Temperaturen von -80 °C/-112 °F aus. Selbst nach fünf Jahren dieser Behandlung überlebten nicht weniger als 90 % der Pflanzen.

Sie testeten sie außerdem bis zu einem Monat in flüssigem Stickstoff bei -196 °C/-320 °F. Auch dann wuchsen fast alle Pflanzen von Syntrichia wieder nach, sobald sie wieder wärmeren Temperaturen ausgesetzt wurden.

Quelle: Cell

Daher kann man sicher annehmen, dass selbst heute, ohne Terraformierungsmaßnahmen, kein marsianischer Winter Syntrichia töten könnte.

Strahlungsresistenz

Hochgelegene Plateaus wie in Tibet sind schwierige Umgebungen, nicht nur wegen der Kälte oder Trockenheit, sondern auch wegen der Strahlungswerte, die durch die Höhe bedingt sind. Daher ist es vielleicht nicht überraschend, dass Syntrichia ebenfalls sehr strahlungsresistent ist.

Die Forscher setzten das Moos verschiedenen Strahlungsstufen aus und maßen seine Erholungsrate.

Sie entdeckten, dass bis zu 500 Gy (Gray, eine Strahlungseinheit) die Strahlung sogar die Regeneration neuer Zweige stark förderte.

Quelle: Cell

Über diesem Niveau wurde die Regeneration neuer Zweige verlangsamt, aber nicht gestoppt, bis zu 8.000 Gy, was bereits schwere Schäden verursachte. 16.000 Gy wären tödlich.

Zum Vergleich: die Hälfte der Menschen würde bereits bei 2,5–4,5 Gy sterben, schwere Krampfanfälle und Tod treten bei etwa 50 Gy ein.

Mars-ähnliche Bedingungen testen

Die Forscher nutzten die Planetary Atmospheres Simulation Facility (PASF) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, um zu prüfen, wie das Moos unter „realen“ marsianischen Bedingungen abschneiden würde. Statt separater Tests für einzelne Bedingungen wie Trockenheit, Kälte, Strahlung usw., fügte das PASF zusätzlich die sauerstoff- und stickstoffarmen Atmosphären hinzu, die bislang nicht separat getestet wurden.

Obwohl nicht exakt identisch, erzeugt es eine sehr realistische Simulation der heutigen marsianischen Wachstumsbedingungen.

Quelle: Cell

Insgesamt überlebten alle Pflanzen die marsianischen Bedingungen bis zu sieben Tage und erholten sich vollständig, wenn sie nach der Trockenheit wieder marsähnlichen Bedingungen ausgesetzt wurden.

Wenn sie vollständig hydratisiert waren, überlebten sie ebenfalls, jedoch war die Regeneration langsamer und neue Zweige waren weniger zahlreich.

Quelle: Cell

Allerdings scheint die Kombination aus niedrigem Sauerstoff, Strahlung und Kälte eine Umgebung zu schaffen, die selbst für das Steppen‑Schraubmoos etwas zu hart ist, um aktiv zu wachsen, doch es könnte überleben.

Natürliche und künstliche Evolution

Ein breites Spektrum an Anpassungen

Die Forscher diskutierten außerdem die Mechanismen, mit denen das Steppen‑Schraubmoos die harten Bedingungen, in denen es lebt, übersteht. Unter anderem sind dies:

  • Ein Zustand selektiver metabolischer Dormanz unter Stressbedingungen, der strategisch wichtige Metaboliten bewahrt.
  • Hohe Konzentrationen von Saccharose und Maltose nach Stress, die als osmotische Mittel und Schutzstoffe dienen und helfen, die zelluläre Architektur zu erhalten und zu stabilisieren.
    • Die Zucker liefern die Energie, die für eine schnelle Erholung nach dem Abklingen der Stressbedingungen nötig ist.
  • Eine starke Fähigkeit, reaktive Sauerstoffspezies nach Stress zu binden, indem hohe Konzentrationen von Katalase, Glutathion‑S‑Transferase und Peroxidase angesammelt werden.
  • Stressbezogene Katalase‑Gene und Tandem‑Duplikation von S. caninervis‑Genen, die photoprotektive, frühlichtinduzierte Proteine kodieren.
  • Überschneidende Blätter, die Wasser sparen und die Pflanze vor intensiver Sonneneinstrahlung schützen, sowie weiße Härchen an den Blattspitzen, die starke Sonnenstrahlung reflektieren und die Wassernutzungs‑Effizienz erhöhen
    • Während der Dehydrierung wurden die Blätter deutlich gerollt und geschrumpft, und die Blattwinkel wurden kleiner.

Leben für den Mars optimieren

Natürliche Evolution

Die bemerkenswerte Überlebensfähigkeit von Syntrichia caninervis eröffnet die Möglichkeit, dass sie sich schrittweise an marsianische Bedingungen anpassen kann, wenn ihr ein wenig Hilfe gewährt wird.

Dies könnte natürlich geschehen, solange einige Mikrobiome in einem kleinen Gebiet Wachstumsbedingungen bieten, zum Beispiel möglicherweise natürlich wärmere und atmosphärisch dichtere Tieflandcanyons und Krater rund um den Äquator.

Aus diesen anfänglichen Wachstumszonen könnten natürliche Selektion und spontane Mutationen Merkmale auswählen, die für die Besiedlung des restlichen Planeten erforderlich sind.

Gezielte Evolution

Die Menschheit nutzt heute routinemäßig gezielte Evolution, um neue Enzyme und Organismen für eigene Zwecke und die industrielle Produktion zu schaffen, eine Leistung, die 2018 mit dem Nobelpreis für Chemie ausgezeichnet wurde. Die gleiche Strategie könnte eingesetzt werden, um Cyanobakterien, Flechten und Moose zu erzeugen, die widerstandsfähiger gegenüber dem Mars sind.

Zum Beispiel könnten wir von fast marsähnlichen Bedingungen ausgehen, die nur leicht besser, aber immer noch härter als die Erde sind, sodass Syntrichia (und andere Organismen) wachsen können. Und dann die Bedingungen schrittweise ändern, sodass nur Teilpopulationen überleben, die neue Merkmale und stärkere Resistenz tragen.

Durch Wiederholung dieses Prozesses hunderte Male könnten wir neue Arten erhalten, die die heutigen Marsbedingungen überleben können.

Selbst wenn dieses Ziel nicht erreicht wird, werden die resultierenden Moose und Mikroorganismen wahrscheinlich besser in einem teilweise oder schlecht terraformierten Mars überleben als die ursprünglichen Organismen direkt von der Erde.

Gentechnik

Forscher könnten die Überlebensfähigkeit des Mooses auf dem Mars auch steigern, indem sie bekannte Gene, die bereits an Kälte‑/Trocken‑/Strahlungs‑Toleranz beteiligt sind, aktivieren.

Dies könnte geschehen, indem die Expressionsniveaus bereits vorhandener Gene von Syntrichia caninervis, wie der bereits genannten Katalasen, Glutathion‑S‑Transferase und Peroxidase, erhöht werden. Oder indem neue Gene aus anderen Arten hinzugefügt werden.

Die Bestimmung des limitierenden Faktors für das Wachstum unter marsähnlichen Bedingungen wird ebenfalls entscheidend sein. Ist es unzureichende Strahlungsresistenz? Kälte? Die atmosphärischen Bedingungen?

In den Mars investieren

Wir sind noch zu früh, um in Terraformierungs‑Megaprojekte oder marsianische Immobilien zu investieren. Aber einige Unternehmen arbeiten intensiv am Aufbau der Bausteine, die es ermöglichen werden, den ersten Menschen auf dem Mars zu landen und später den Planeten zu besiedeln.

Ein zentraler Teil werden wiederverwendbare Raketen sein, die die Kosten für den Start von Ausrüstung in die Erdumlaufbahn und den Weltraum drastisch senken. Diese Anstrengung wird derzeit hauptsächlich von Elon Musks SpaceX (SPCX ), einem privaten Unternehmen, geleitet, während andere Raketengesellschaften schnell aufholen.

Ein weiterer Faktor wird sein, eine selbsttragende weltraumbasierte Wirtschaft und eine marsianische Wirtschaft zu schaffen, die Terraformierungsbemühungen unterstützen kann, ohne auf die Bereitschaft der Erdbewohner angewiesen zu sein, sie „kostenlos“ zu finanzieren (folgen Sie den Links für weitere Details zur Funktionsweise).

Sie können in Luft- und Raumfahrtunternehmen über zahlreiche Broker investieren, und hier auf securities.io finden Sie unsere Empfehlungen für die besten Broker in den USA, Kanada, Australien, dem Vereinigten Königreich sowie in vielen anderen Ländern.

Wenn Sie nicht daran interessiert sind, einzelne Luft- und Raumfahrtunternehmen auszuwählen, können Sie auch ETFs wie den ARK Space Exploration & Innovation ETF (ARKX), den iShares U.S. Aerospace & Defense ETF (ITA) oder den SPDR S&P Aerospace & Defense ETF in Betracht ziehen, die eine breitere Diversifizierung ermöglichen, um vom Luft- und Raumfahrtsektor zu profitieren.

Oder Sie können unseren Artikel über die „Top 10 Luft‑ und Raumfahrt‑ und Verteidigungsaktien“ lesen.

In Raumfahrtunternehmen investieren

1.  Virgin Galactic

SPCE Preisdiagramm

Das Unternehmen wurde von Richard Branson gegründet und konzentriert sich auf Weltraumtourismus.

Die Tickets liegen im Bereich von $250.000‑450.000, mit einer langen Warteliste. Die ersten Kunden scheinen von ihrem Erlebnis begeistert zu sein:

„Ich wusste immer, dass es die außergewöhnlichste Erfahrung meines Lebens sein würde. Ich wusste das immer. Und die Leute haben mir irgendwie gesagt, dass es so werden würde. Aber dann, wenn es so ist… und es ein ganz anderes Niveau hat als die Erfahrung, die man erwartet hatte… dann ist es sehr schwer zu erklären.“

„Das war der beste Tag meines Lebens, der sensationellste Tag meines Lebens. Und man kann nicht besser werden als das. Es übertraf meine kühnsten Träume.“

Wie wir bereits diskutiert haben, könnte Weltraumtourismus DAS Zentrum der zukünftigen marsianischen Wirtschaft sein.

  • Der größte Canyon im Sonnensystem (4.000 km lang, 200 km breit und bis zu 7 km tief).
  • Ein Vulkan von 21,9 km Höhe (72.000 ft), etwa so groß wie Frankreich oder der US‑Bundesstaat Arizona.

Quelle: Wikipedia

Vor dem Mars strebt Virgin Galactic (SPCE ) an, zum führenden Anbieter von orbitalem (und später vielleicht lunarem) Tourismus zu werden, was eher im Rahmen unserer aktuellen technischen Möglichkeiten liegt, bevor eine chinesische oder SpaceX‑Marslandung erfolgt.

Virgin Galactic arbeitet daran, seine Wirtschaftlichkeit zu verbessern, mit einem neuen Startsystem, dem „Delta“, das 6 Passagiere statt 4 transportieren kann und 8 Flüge pro Monat statt nur einem ermöglicht.

Zusammen sollten diese beiden verbesserten Kennzahlen den Umsatz pro Einheit um das 12‑fache steigern, mit einer Amortisationszeit von weniger als 6 Monaten für jedes Delta‑Shuttle. Der Delta‑Flugtest wird für Mitte 2025 erwartet.

Die Märkte waren besorgt, als angekündigt wurde, dass Branson nicht weiter in Virgin Galactic investieren würde. Besonders nach der Entlassung von 185 Mitarbeitenden und einer Pause der Raumflüge im Jahr 2024, um auf die Ankunft des Delta‑Shuttles zu warten und die Geldverbrennung zu reduzieren.

Dennoch wird prognostiziert, dass Virgin Galactic über genügend Liquidität verfügt, um bis 2025 oder 2026 zu überleben. Wenn die Entwicklung des Delta‑Flugsystems reibungslos verläuft (eine riskante Angelegenheit in der Luft‑ und Raumfahrtindustrie), sollte das Unternehmen in der Lage sein, sich auf die Wiederaufnahme und das Wachstum des Cashflows zu konzentrieren, mit einem System, das auf Einheitsebene profitabel ist. Und das Unternehmen könnte 2026 einen positiven Cashflow erreichen.

(Es sollte beachtet werden, dass Virgin Galactic sich von Virgin Orbit unterscheidet. Virgin Orbit meldete im April 2023 Insolvenz an und bot Startdienste für Kleinsatelliten an, mit Rocket Lab, das die Long‑Beach‑Einrichtung, die Fertigung und die Werkzeugaustattung des Unternehmens übernimmt (RKLB ) ).

Die jüngste Insolvenz von Virgin Orbit und die Distanzierung von Virgin Galactic durch Gründer Richard Branson haben das Image des Unternehmens bei Investoren beschädigt, was zu einem stark fallenden Aktienkurs in den Jahren 2023 & 2024 führte.

Gleichzeitig zeigen die Zufriedenheit der bisherigen Kunden, ein klarer Plan für ein profitables Design (Delta‑Shuttles) und eine lange Warteliste potenzieller Kunden, dass das Unternehmen auch ohne zusätzliche Mittel weiterhin rentabel sein könnte. Vieles wird also vom Erfolg der Entwicklung, Herstellung und dem Betrieb des Delta‑Shuttles abhängen und davon, es vor Ende 2025 zu realisieren.

Falls dem so ist, würde die deutlich niedrigere Bewertung eine Gelegenheit für Investoren schaffen, die Aktien des Unternehmens zu einem Abschlag zu erwerben.

2. Ginkgo Bioworks

DNA Preisdiagramm

Das Unternehmen produziert auf Abruf Organismen für spezifische Anwendungen, einschließlich biomedizinischer Anwendungen sowie Programme in der Industrie- und Materialwissenschaft. Es verfügt zudem über einen großen Biosecurity‑Bereich, der während der Pandemie stark wuchs.

In den meisten Fällen wird bei der Produktion und Auswahl von Ginkgos Produkten eine Form der gezielten Evolution eingesetzt. Wenn die Menschheit das Besiedeln des Mars ernsthaft angeht, könnte Ginkgos Spezialisierung auf die Erstellung maßgeschneiderter Organismen durch Gentechnik und gezielte Evolution es zu einem Hauptauftragnehmer und Partner für diese Projekte machen.

Ginkgo Bioworks (DNA ) hat in den letzten Jahren sein Anwendungsspektrum stark erweitert, mit vielen Forschungsprogrammen und Partnerschaften:

Es verdient Geld, indem es zunächst für den Entwicklungsprozess im Voraus bezahlt wird und anschließend Lizenzgebühren für das fertige Produkt erhält.

Ginkgos Partnerschaften erweitern sich ständig, mit:

Ginkgo Bioworks arbeitet zudem mit allen großen Agrarkonzernen zusammen, von denen die meisten ein Interesse an Biokraftstoffproduktion und Mikrobiologie haben. Einige davon sind Bayer, Cargill, Syngenta, Corteva, ADM, Exacta und weitere.

Ginkgos Erfahrung in der kundenspezifischen Gestaltung von genetischen Sequenzen, Organismen und Auswahl sowie im Biosecurity‑Monitoring macht es zu einem wichtigen Anbieter für jede Branche, die Enzyme und Antikörper für ihre spezifischen Anwendungen nutzen möchte.

Als Dienstleister ist Ginkgo gut positioniert, um vom Wachstum der synthetischen Biologiebranche insgesamt zu profitieren.

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Jonathan ist ein ehemaliger Biochemie‑Forscher, der in der genetischen Analyse und in klinischen Studien gearbeitet hat. Er ist jetzt Aktienanalyst und Finanzautor mit einem Fokus auf Innovation, Marktzyklen und Geopolitik in seiner Veröffentlichung 'The Eurasian Century'.