|
Staubteilchen mit organischen Substanzen
Redaktion
/ Pressemitteilung des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung
astronews.com
22. September 2016
Der ESA-Raumsonde Rosetta ist erstmals der Nachweis
von komplexen, kohlenstoffhaltigen organischen Molekülen in den Staubpartikeln
des Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko gelungen. Die mithilfe des
Spektrometers COSIMA nachgewiesenen Verbindungen erwiesen sich als
komplexer, als die Wissenschaftler erwartet hatten.
Mikroskopisches Bild des Staubkorns Kenneth,
das in der Koma des Kometen 67P von dem
Instrument COSIMA an Bord von Rosetta 2015
aufgesammelt und analysiert wurde. Bild:
ESA / Rosetta / MPS für COSIMA Team ( MPS / CSNSM
/ UNIBW / TUORLA / IWF / IAS / ESA / BUW / MPE /
LPC2E / LCM / FMI / UTU / LISA / UOFC / vH&S [Großansicht
beider Staubkörner] |
Der ESA-Raumsonde Rosetta gelang erstmals der Nachweis von komplexen,
kohlenstoffhaltigen organischen Molekülen in den Staubpartikeln des Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko.
Organische Substanzen wurden bereits nahe der Kometenoberfläche mit Instrumenten
an Bord der Landesonde Philae und dem Gasanalyseinstrument ROSINA an
Bord von Rosetta gemessen. Mit dem Staubmassenspektrometer COSIMA
gelang dieser Nachweis nun auch im festen Kometenstaub.
Bereits frühere Weltraummissionen hatten Hinweise auf die Existenz solcher
organischen Stoffe im Staub von Kometen geliefert. Die neuen Untersuchungen
bestätigen, dass es sich bei den Kometen um das am wenigsten veränderte Material
aus der Entstehungsphase unseres Sonnensystems handelt, das wir kennen. Es zeigt
große Ähnlichkeiten mit dem organischen Material in den ursprünglichsten
Meteoriten, den kohligen Chondriten, in den Kometen wurde es jedoch weniger
stark verändert.
Staubteilchen werden in großen Mengen von Kometen durch ihre Aktivität in der
Nähe der Sonne freigesetzt. Das COSIMA-Instrument (Cometary Secondary Ion Mass
Analyzer) an Bord der Rosetta-Sonde sammelt vom Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko
freigesetzte Staubteilchen mit eigens für diesen Zweck entwickelten
Metallplättchen in der Umgebung des Kometen auf. Die gesammelten Teilchen werden
anschließend mit einer Kamera fotografiert und ihre Zusammensetzung mit einem
Sekundärionen-Massenspektrometer analysiert. Die Massenspektren von zwei der
Staubkörner, genannt Kenneth und Juliette, die im Mai und Oktober 2015
aufgesammelt wurden, enthalten die Signaturen von auf Kohlenstoff basierenden
organischen Verbindungen. "Unsere Analyse zeigt den Kohlenstoff in einer weitaus
komplexeren Form als wir erwartet hatten", sagt Dr. Hervé Cottin vom Institut
Pierre Simon Laplace an der Universität Diderot in Paris.
Derartige organische Signaturen wurden in allen bisher von COSIMA analysierten
Staubpartikeln nachgewiesen, ebenso wie die beispielsweise die in Mineralen
vorkommenden chemischen Elemente Natrium, Magnesium, Aluminium, Silizium,
Kalzium und Eisen. Bei den organischen Verbindungen handelt es sich um sehr
große makromolekulare Substanzen. Ähnliche Verbindungen, sogenannte unlösliche
organische Substanzen, wurden auch in sehr ursprünglichen, wenig veränderten
Meteoriten gefunden, jedoch mit einem großen Unterschied: die Kometenproben
enthalten viel mehr Wasserstoff, als in den Meteoriten gefunden wurde.
Meteorite haben ihren Ursprung im Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter.
Auf Grund der Erwärmung durch die Sonne haben sie ihren Wasserstoff weitgehend
verloren. Die Kometen wurden dagegen nie stark erwärmt und konnten daher ihren
Wasserstoff seit ihrer Entstehung behalten. Deshalb enthalten sie
ursprünglicheres, weniger verändertes Material als die Meteorite. Dies zeigt der
Vergleich der mit COSIMA von den Staubpartikeln Kenneth und Juliette gewonnenen
Massenspektren mit Spektren der unlöslichen organischen Substanzen aus Proben
einiger der ursprünglichsten Meteorite.
Aus früheren Analysen von Meteoritenproben war eine große Vielfalt an
organischem Material erwartet worden, angefangen bei sehr kleinen Molekülen bis
zu sehr komplexen organischen Verbindungen. Sowohl das Gasanalysegerät ROSINA
auf Rosetta als auch die Instrumente Ptolemy und COSAC auf dem Lander
Philae haben zahlreiche flüchtige organische Moleküle nachgewiesen. Die
COSIMA-Ergebnisse von überwiegend großen makromolekularen Substanzen legen nahe,
dass die leicht flüchtigen und die festen kohlenstoffhaltigen Substanzen
möglicherweise unterschiedliche Quellen im Sonnensystem haben.
"Obwohl wir nicht wissen, wann sich die organischen Verbindungen im
interstellaren Medium oder im Urnebel unseres Sonnensystems gebildet haben, sind
die von COSIMA gemessenen Staubkörner Zeugen des frühen Bildungsprozesses
unseres Sonnensystems, einschließlich der Entstehung des Kometen selbst", sagt
Dr. Nicolas Fray vom Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes
Atmosphériques in Paris. Und Dr. Martin Hilchenbach vom Max-Planck-Institut
für Sonnensystemforschung, Projektleiter des COSIMA-Teams, ergänzt: "Nach der
Entdeckung organischer Staubpartikel in der Koma des Kometen 1P/Halley durch
Jochen Kissel vor fast drei Jahrzehnten ist dies ein weiterer großer Schritt zum
Verständnis der Zusammensetzung der Materie in unserem frühen Sonnensystem".
Ein Recycling besonderer Art wird am 30. September stattfinden: Die
Rosetta-Sonde wird auf dem Kometen 67P "landen", wodurch auch die untersuchten
Staubkörner wieder zum Kometen zurückkehren werden.
Über ihre Studie berichteten die Wissenschaftler zu Beginn des Monats in einem Fachartikel, der
in der Zeitschrift Nature erschienen ist.
|
