Das Weltall birgt die größten Geheimnisse: Zahlreiche Forscherinnen und Forscher haben es sich daher zur Aufgabe gemacht, den Weltraum und seine Bestandteile besser zu verstehen. Das war auch die Idee hinter der Mission der Raumsonde Hayabusa2, die von der japanischen Raumfahrtbehörde JAXA im Jahr 2019 den Asteroiden Ryugu 20 ansteuerte.

Die Sonde sammelte mehrere Proben des Asteroiden, der einen Durchmesser von 0,9 Kilometern hat, und schickte sie in einer Kapsel zur Erde zurück. Die Bayreuther Kosmo-Chemikerin Audrey Bouvier ist Mitglied des internationalen Forschungsteams. Dieses Team war an den ersten in Japan durchgeführten chemischen Analysen der Ryugu-Gesteinsproben beteiligt.

Asteroid Ryugu 20: Untersuchung liefert wichtige Erkenntnisse

Anders als Meteoriten, die gelegentlich ihren Weg auf die Erde finden, kann bei den Asteroiden davon ausgegangen werden, dass diese nicht durch den Eintritt in die Erdatmosphäre oder den Aufenthalt auf der Erde chemisch verändert wurden. Das macht die Untersuchung der Proben für die Forschenden so spannend.

Die Proben von Hayabusa2 wogen insgesamt etwas mehr als 5,4 Gramm. "Als die Probenbehälter in Japan geöffnet wurden, war die Überraschung groß. Es war weitaus mehr Material, das aussah wie dunkle Kieselsteine, als wir ursprünglich erwartet hatten", erklärte Bouvier. "Die meisten Proben waren lediglich wenige Millimeter groß. Einzelne Ausnahmen waren bis zu einem Zentimeter groß. Das ist die maximale Größe, die man bei den Probeentnahmen an Asteroid-Oberflächen erhalten kann", sagte sie.

Bei der Untersuchung der Proben von Ryugu 20 entdeckten die Forschenden, dass die Mineralien in Kontakt mit einer wässrigen Flüssigkeit bei einer Temperatur von etwa 37 Grad Celsius verändert wurden. Außerdem waren sie nie Temperaturen von über 100 Grad Celsius ausgesetzt. Laut Ansicht der Forschenden gebe es Hinweise darauf, dass diese Veränderungen etwa fünf Millionen Jahre nach der Entstehung der ersten Mineralien im Sonnensystem stattgefunden haben.

Wasser auch auf anderen Planeten möglich

Diese Veränderungen lassen Rückschlüsse darauf zu, dass sie in einem der Kleinstplaneten stattgefunden haben, aus denen später Planeten des Sonnensystems geworden sind. Auf dem Vorläufer eines Planeten, einem sogenannten Planetesimal, aus dem Ryugu herausgesprengt wurde, könnte es reichlich Wasser gegeben haben. Das wiederum wäre eine wichtige Voraussetzung für die Entstehung von Leben.

Eine weitere Besonderheit von der Gesteinsproben von Ryugu 20 sind die darin enthaltenen chemischen Elemente. Ryugu ähnelt kohlenstoffhaltigen CI-Chondriten des Meteoriten Ivuna. Besonders stark ist die Ähnlichkeit der Zusammensetzung mit der Fotosphäre der Sonne. Bei der Fotosphäre handelt es sich um die äußere Hülle eines Sterns. Von dieser wird Licht in den Weltraum abgestrahlt, sodass daraus die chemische Zusammensetzung abgeleitet werden kann. Bei der Analyse Asteroiden Ryugu gab es Indizien, dass er von einem Planetesimal abstammt, welches sich am äußersten Rand des Sonnensystems gebildet hat.

Ryugu soll in das Innere des Sonnensystems gewandert sein und gelangte so auf seine heutige erdnahe Umlaufbahn um die Sonne. Laut aktuellen Forschungen wird vermutet, dass Materialien, die am äußersten Rand des Sonnensystems entstanden sind, zur Entstehung der Erde beigetragen haben könnten. Materialien, die Kohlenstoff enthalten, könnten eine wichtige Quelle für die solche "flüchtigen Elemente" der Erde gewesen sein. Flüchtige Elemente sind etwa Wasserstoff, Sauerstoff oder Kohlenstoff. Sie sind wesentliche Bestandteile der Erdatmosphäre sowie der Ozeane und haben einen entscheidenden Anteil an der Entstehung des Lebens.

Analyse des Asteroids: neue Infos zum Ursprung des Lebens?

Im Vorfeld der Veröffentlichung des "Science"-Artikels gab ein Team internationaler Wissenschaftler*innen bekannt, dass in den Gesteinsproben von Ryugu 20 verschiedene Aminosäuren nachgewiesen wurden. Aminosäuren sind die Bausteine des Lebens auf der Erde. "Es ist das erste Mal, dass Aminosäuren entdeckt wurden, die eindeutig nicht auf der Erde entstanden sind oder verändert wurden. Auch vor diesem Hintergrund ist der Asteroid Ryugu ein spannendes Forschungsobjekt, das aufschlussreiche Erkenntnisse über den Ursprung des Lebens verspricht. Deshalb möchten wir uns an der Universität Bayreuth in Zukunft verstärkt in die Analyse von extraterrestrischen Gesteinsproben einbringen", erklärte Bouvier.

Marsgestein soll untersucht werden

Zusammen mit Nobuyoshi Miyajima, Mineraloge am Bayerischen Geoinstitut, möchte Bouvier bei der japanischen Raumfahrtbehörde beantragen, dass Ryugu-Proben für weitere mineralogische und chemische Analysen an das BGI ausgeliehen werden. Das BGI plant zudem, Proben von Marsgestein zu untersuchen. Die "National Aeronautics and Space Administration" (NASA) sowie die European Space Agency (ESA) bestätigten Bouvier als Mitglied der "Mars Sample Return Campaign Science Group". Das Gremium plant derzeit die Rückführung von Gesteinsproben vom Mars.

Die Raumsonde Hayabusa2 startete am 3. Dezember 2014 und erforschte den Asteroiden Ryugu 17 Monate lang zwischen Juni 2018 und November 2019. Die Mission umfasste zwei Landungen, um Proben des Asteroiden zu sammeln. Bei der zweiten Landung wurde ein Krater erzeugt, damit nicht nur Oberflächenmaterial, sondern auch Gesteinsproben aus tieferen Schichten gesammelt werden konnten. Die Probenkapsel wurde am 6. Dezember 2020 in Australien geborgen und unter strengen Quarantänebedingungen während der Corona-Pandemie nach Japan gebracht.

Das internationale Team, das die Ryugu-Proben bisher analysiert hat, besteht aus insgesamt sechs Forschergruppen, die von Wissenschaftler*innen in Japan geleitet werden. Audrey Bouvier ist Mitglied der Arbeitsgruppe, welche die in den Proben enthaltenen chemischen Elemente und ihre Isotope untersucht. Die Raumsonde Hayabusa2 ist bereits auf dem Weg zu einem anderen Asteroiden.

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