Außerirdisches Leben: Technologiemetalle könnten bei Suche helfen

Der Jupitermond Europa beherbergt möglicherweise Lebensformen. Bei einer Erkundungsmission soll Elektronik aus Silizium und Germanium den extrem unwirtlichen Bedingungen trotzen.

Außerirdisches Leben in unserem Sonnensystem – was wie Science-Fiction klingt, ist nach Ansicht vieler Astronomen nicht unwahrscheinlich. Mit der Exobiologie gibt es sogar einen Forschungsbereich, der sich mit möglichen Hinweisen auf Leben im All beschäftigt. Als einen der aussichtsreichsten Kandidaten sieht die US-Raumfahrtbehörde NASA den Jupitermond Europa: Unter seiner kilometerdicken Eisschicht verbirgt sich vermutlich ein riesiger Ozean, der Lebensformen beherbergen könnte. Zugleich ist Europa einer der unwirtlichsten Orte im Sonnensystem: Sehr hohe Strahlungswerte und Oberflächentemperaturen von -180 Grad Celsius stellen künftige Missionen vor große Herausforderungen.

Gesucht: Elektronik für extreme Weltraumumgebung  

Im Rahmen eines NASA-Programms entwickeln Forscher des Georgia Institute of Technology (GT) in den USA eine geeignete elektronische Infrastruktur. Diese soll zum Einsatz kommen, wenn die NASA voraussichtlich 2027 den Europa Lander zu Jupiters kosmischem Begleiter schickt, um das Eis zu durchbohren und den darunterliegenden Ozean zu erforschen. Die Halbleitermaterialien Silizium und Germanium spielen eine zentrale Rolle dabei. Als Legierung (SiGe) überstehen sie hohe Strahlungsbelastungen und bleiben bei niedrigen Temperaturen funktionsfähig, erläutert Professor John D. Cressler von der School of Electrical and Computer Engineering am GT. Seit Jahrzehnten arbeiten er und seine Studenten mit Transistortechnologien auf Basis dieses Materials.

Um Elektronik zu schaffen, die den Umweltbedingungen des Jupitermondes widersteht, betteten sie SiGe im Nanomaßstab in einen gewöhnlichen Transistor ein, was ihn unter anderem schneller machte. Für anschließende Tests in einer europa-ähnlichen Umgebung wurde das Dynamitron des Jet Propulsion Lab (JPL) der NASA herangezogen, ein Teilchenbeschleuniger, der hochenergetische Strahlung wie im Weltraum erzeugen kann. Hier waren die Transistoren bis zu -160 Grad Celsius und einer Strahlendosis von fünf Millionen Rad ausgesetzt. Zum Vergleich: Für Menschen seien 200 bis 400 Rad tödlich, heißt es in der Mitteilung der GT. Die Tests lieferten den Beweis dafür, dass SiGe auf Europas Oberfläche bestehen könne, so Cressler.

Unter Europas kilometerdickem Eis liegt wahrscheinlich ein Ozean. Anhand von spektroskopischen Messungen des Hubble-Weltraumteleskops hat die NASA errechnet, dass von der eisigen Oberfläche Wasserdampffahnen bis in 201 Kilometer Höhe aufsteigen und als Frost wieder zurückregnen könnten.

Quelle: NASA/ESA/K. Retherford/SWRI

Silizium plus Germanium: Auch für Marsmissionen geeignet

Die Ergebnisse ihrer Arbeit demonstrierten Cressler und sein Team zusammen mit Wissenschaftlern des JPL und der University of Tennessee (UT) auf der IEEE Nuclear and Space Radiation Effects Conference. Auf dieser Basis sollen in den nächsten zwei Jahren Funkgeräte, Mikrocontroller und andere Bauteile für den Einsatz auf Europa, aber auch weit darüber hinaus, entwickelt werden. Denn Elektronik, die den extremen Bedingungen des Jupitermondes trotz, würde in nahezu jeder anderen Weltraumumgebung funktionieren, so Cressler, wie auf dem Mars. Die NASA etwa plant in den 2030ern eine bemannte Mission zum Roten Planeten (PDF).

Beitragsbild: iStock/Ianm35