Tief unter der Erdoberfläche sind Gesteins- und Mineralformationen zu finden. Werden diese mit UV-Licht angestrahlt, beginnen die darin versteinerten Chemikalien in Pink, Blau oder Grün zu leuchten. Ein Forschungsteam des Professors der Astrochemie- und Biologie der University of Northern Iowa, Joshua Sebree, möchte die fluoreszierenden Eigenschaften verstehen und nutzen. Sie wollen herausfinden, wie Organismen unter extremen Bedingungen überleben können. Das könnte Aufschluss darüber geben, ob und wie Leben an weit entfernten Orten, wie dem Eismond Jupiter, fortbestehen könnte.

Chemische Fossilien im UV-Licht

Das von der Nasa unterstützte Höhlen-Forschungsprojekt präsentiert die Ergebnisse jetzt bei einem Treffen der American Chemical Society. Die Forschung findet unter anderem in einer Höhle – hunderte von Metern unter der Erdoberfläche – im Wind-Cave-Nationalpark in South Dakota statt: Nach Angaben der Forschenden stellte sich heraus, dass die chemischen Bedingungen der Höhlen, denen auf fernen Himmelskörpern, wie dem Eismond Europa, ähneln.

Sebree berichtet, dass einige Bereiche der Höhle in South Dakota unter UV-Licht fast außerirdisch wirkten. Teile der Felsen leuchteten in verschiedenen Farben – verursacht durch Verunreinigungen, die vor Millionen von Jahren entstanden. Die unterschiedlichen Farbtöne haben dabei verraten, welche organischen und anorganischen Verbindungen in welcher Konzentration vorhanden waren.

Nach Angaben der Forschenden hätten die Höhlenwände ohne das UV-Licht uninteressant und braun ausgesehen. „Aber dann, als wir das UV-Licht einschalteten, verwandelte sich die einst schlichte braune Wand in eine leuchtende Schicht fluoreszierender Mineralien, die anzeigten, wo sich vor 10.000 oder 20.000 Jahren ein Wasserbecken befunden hatte“, erklärt Sebree weiter. Die leuchtenden Steine zeigten in diesem Fall an, wo einst Wasser Mineralien von der Oberfläche herab getragen hat. Diese leuchtenden Stellen an den Höhlenwänden sind sogenannte Fluoreszenzspektren – eine Art Fingerabdruck der chemischen Zusammensetzung. In der Wind Cave entdeckte das Forschungsteam außerdem, dass manganhaltiges Wasser die Höhle formte und gestreifte Zebrakalzite (Mineralien) im Inneren erzeugt hat. Mangan ist ein hartes und sprödes Übergangsmetall, das in manchen Eigenschaften Eisen ähnlich ist und die Kalzite gespeist haben soll.

 

Das Forschungsteam erfasste die Fluoreszenzspektren mit einem tragbaren Spektrometer. Mit diesem Gerät können die Spektren dokumentiert werden, ohne die Höhle dabei zu beschädigen. Die gesammelten Daten sollen unter anderem in einem öffentlich zugänglichen Spektrum-Inventar zur Verfügung gestellt werden. So können traditionelle Höhlenkarten um eine weitere Informationsebene ergänzt werden – ein vollständiges Bild der Geschichte und Entstehung ließe sich zeichnen.

Künftig möchte Sebree das Vorgehen weiter verfeinern, indem er das Verfahren seines Forschungsteams mit konventionellen, jedoch zerstörerischen Methoden vergleicht. Außerdem plant er, das fluoreszierende Höhlenwasser zu untersuchen: Ziel ist es, den Einfluss des Wassers auf unterirdisches Leben zu verstehen und Hinweise zu gewinnen, wie mineralreiches Wasser das Leben in den Weiten unseres Sonnensystems unterstützen könnte.

Schwierigkeiten könnten dabei jedoch durch die Forschungsbedingungen entstehen: In den Höhlen tief unter der Erdoberfläche ist es extrem kalt, dunkel und eng. Die Forschenden berichten, dass sie sich in 30 Zentimeter breite Spalten gezwängt und knietief in eiskaltem Wasser gestanden haben, um Messungen durchzuführen. Bei solchen Expeditionen soll es auch vorgekommen sein, dass Forschende ihre Schuhe verloren haben.

Dieser Artikel wurde ursprünglich am 02.04.2025 veröffentlicht, interessiert jedoch immer noch sehr viele unserer Leser:innen. Deshalb haben wir ihn aktualisiert und hier nochmals zur Verfügung gestellt.