Auf dem Asteroiden Ryugu wurden einzigartige Verbindungen entdeckt, die den Ursprung des Lebens auf der Erde erklären

    Die Untersuchung der Fragmente, die von der japanischen Mission Hayabusa2 zurückgebracht wurden, ermöglichte es internationalen Wissenschaftlern, die Zusammensetzung des Asteroiden Ryugu genau zu analysieren. Die Ergebnisse liefern Hinweise darauf, wie Wasser und organische Moleküle auf die frühe Erde gelangten.

    Asteroid Ryugu Hayabusa2
    The Japanese spacecraft Hayabusa2 took photos of asteroid Ryugu while flying alongside it two years before collecting its samples. Credit: JAXA

    Im Dezember 2020 vollendete die Hayabusa2-Mission der japanischen Weltraumagentur JAXA eine historische Leistung: die Rückführung kleiner Proben des erdnahen Asteroiden Ryugu. Zum ersten Mal hatten Wissenschaftler nun unverfälschte Fragmente eines kohlenstoffreichen Asteroiden in ihren Händen, die seit den Anfängen des Sonnensystems unversehrt erhalten geblieben waren.

    Die hermetisch verschlossenen Kapseln landeten in Australien, nachdem das Raumschiff unseren Planeten passiert hatte. Seitdem haben die Körner außerirdischen Staubs ein einzigartiges Fenster zu den Prozessen geöffnet, die die ursprüngliche Chemie der Planeten geprägt haben.

    Ein Labor von Weltklasse

    Zwei winzige Partikel von Ryugu – eines von der Oberfläche und eines aus dem Inneren – wurden analysiert an der National Synchrotron Light Source II (NSLS-II), einer Einrichtung des US-Energieministeriums im Brookhaven National Laboratory.

    Dort untersuchte ein interdisziplinäres Team von Forschern aus US-amerikanischen und japanischen Universitäten mithilfe innovativer, nicht-invasiver Röntgentechniken die innere Zusammensetzung der Proben, ohne diese zu beschädigen.

    „Der Vorteil dieser kombinierten Techniken besteht darin, dass wir damit die chemische Zusammensetzung innerhalb und außerhalb der Probe untersuchen können, ohne sie zu zerschneiden oder zu verändern“, erklärte Paul Northrup, Projektleiter an der Stony Brook University. „Es ist von entscheidender Bedeutung, solch seltenes und einzigartiges Material zu bewahren, auf das Hunderte von Wissenschaftlern zugreifen möchten.“

    Ryugus eisige Vergangenheit

    Ryugu wurde 1999 entdeckt und ist der Überrest eines protoplanetaren Körpers, der sich vor etwa 4,7 Milliarden Jahren in den kalten Außenregionen des Sonnensystems gebildet hat. Seine ursprüngliche Struktur enthielt Wassereis und Kohlendioxideis. Im Laufe der Zeit erwärmte sich Ryugu durch den Zerfall radioaktiver Elemente leicht auf etwa 100 °C, wodurch das Eis schmolz und Flüssigkeiten entstanden, die seine Mineralogie und organischen Verbindungen veränderten.

    Asteroid Ryugu Hayabusa2
    This image shows the chemical composition of one of the sample grains, measured at the TES beamline using low-energy X-ray microspectroscopy, revealing the location of phosphorus (P, in red), sulfur (S, in green), and silicon (Si, in blue) on the grain’s surface. Credit: Brookhaven National Laboratory.

    Dieser Prozess führte zur Entstehung von Mineralien, die es auf der Erde nicht gibt, und von komplexen Molekülen wie Aminosäuren, die als wesentliche Bausteine für die Entstehung von Leben gelten. Bemerkenswert ist, dass im Gegensatz zu unserem Planeten, auf dem geologische Aktivitäten alte Spuren verwischen, Asteroiden wie Ryugu diese chemischen Fingerabdrücke seit der Entstehung des Sonnensystems unverändert bewahrt haben.

    Chemie enthüllen

    Eine detaillierte Analyse in Brookhaven ergab, dass die Partikel Mineralien enthalten, die reich an Elementen wie Selen, Mangan, Eisen, Schwefel, Phosphor, Silizium und Kalzium sind.

    • Mangan wurde hauptsächlich in Karbonatmineralien wie Dolomit und Ankerit gefunden.
    • Eisen kam sowohl in Form von Sulfiden (Magnetit) als auch Oxiden (Magnetit) vor.
    • Kupfer wurde als Kupfersulfid nachgewiesen.
    • Phosphor war in Hydroxylapatit vorhanden – dem gleichen Mineral, aus dem Knochen und Zähne bestehen – und in einem äußerst seltenen Phosphid, das auf der Erde nicht vorkommt.

    Diese Daten deuten darauf hin, dass Ryugu mehrere Phasen der Wechselwirkung von Flüssigkeiten durchlaufen hat. „Die Verfolgung von Schwefel in seinen verschiedenen Formen ist von entscheidender Bedeutung, da er eine grundlegende Rolle in der Chemie von Flüssigkeiten und organischen Verbindungen spielt“, so die Autoren.

    Die Zukunft: Vergleich mit Bennu

    Die Ergebnisse helfen nicht nur dabei, die Geschichte von Ryugu zu rekonstruieren, sondern auch die anderer kohlenstoffhaltiger Asteroiden. Der Fokus liegt nun auf dem Material, das kürzlich von der OSIRIS-REx-Mission der NASA zurückgebracht wurde, die 2023 Proben vom Asteroiden Bennu zur Erde gebracht hat.

    Dasselbe internationale Team plant, seine Röntgentechniken am NSLS-II anzuwenden, um beide Probensätze zu vergleichen. Dieser Vergleich könnte weitere Erkenntnisse darüber liefern, wie Wasser und organische Moleküle auf den jungen blauen Planeten gelangten und dort die Voraussetzungen für Leben schufen.

    Quellenhinweis:

    Paul Northrup et al, Chemistry in Retrieved Ryugu Asteroid Samples Revealed by Non-Invasive X-ray Microanalyses: Pink-Beam Fluorescence CT and Tender-Energy Absorption Spectroscopy, Geosciences (2024). DOI: 10.3390/geosciences14040111