67P
Nachgebildeter Komet im Labor
Redaktion / idw / Pressemitteilung der Universität Bern
astronews.com
16. März 2020

Stickstoff gilt als einer der Grundbausteine des Lebens. Nun ist es einem internationalen Team gelungen, stickstoffhaltiges Ammoniumsalz auf der Oberfläche des Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko nachzuweisen. Dazu wurde im Labor eine Kometenoberfläche nachgebildet, um so die Daten zu reproduzieren, die die ESA-Sonde Rosetta bei 67P gemessen hatte.

Gas und Staub steigen von der Oberfläche von 67P/Churyumov-Gerasimenko auf, während sich der Komet dem sonnennächsten Punkt auf seiner Umlaufbahn nähert. Bild: ESA / Rosetta / NAVCAM [Großansicht]

Kometen und Asteroiden sind Objekte in unserem Sonnensystem, die sich seit der Entstehung der Planeten nur wenig entwickelt haben. So sind sie in gewisser Weise die Archive des Sonnensystems, und die Bestimmung ihrer Zusammensetzung könnte auch zu einem besseren Verständnis der Entstehung der Planeten beitragen.

Eine Möglichkeit, die Zusammensetzung von Asteroiden und Kometen zu bestimmen, ist, das von ihnen reflektierte Sonnenlicht zu untersuchen, da die Materialien auf ihrer Oberfläche das Sonnenlicht mit bestimmten Wellenlängen absorbieren. Man spricht vom Spektrum eines Kometen, das bestimmte Absorptionsmerkmale aufweist.

Von August 2014 bis Mai 2015 hatte der Spektrometer VIRTIS (Visible, InfraRed and Thermal Imaging Spectrometer) an Bord der Raumsonde Rosetta der europäischen Weltraumagentur ESA die Oberfläche des Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko kartiert. Die von VIRTIS gesammelten Daten zeigten, dass die Kometenoberfläche in Bezug auf die Zusammensetzung fast überall einheitlich ist: Die Oberfläche ist sehr dunkel und rötlich gefärbt, bedingt durch komplexe, kohlenstoffhaltige Verbindungen und undurchsichtige Mineralien. Jedoch war die genaue Art der Verbindungen, die für die gemessenen Absorptionsmerkmale von 67P verantwortlich sind, bis anhin nur schwer zu bestimmen.

Um festzustellen, welche Verbindungen für die Absorptionsmerkmale verantwortlich sind, haben die Forschenden um Olivier Poch vom Institut für Planetologie und Astrophysik der Université Grenoble Alpes Laborexperimente durchgeführt, in denen sie Kometen nachbildeten und Bedingungen wie im Weltraum simulierten. Poch hatte die Methode gemeinsam mit Berner Forschenden entwickelt, als er noch am Physikalischen Institut der Universität Bern tätig war.

Die Forschenden testeten verschiedene infrage kommende Verbindungen auf den nachgebildeten Kometen und maßen deren Spektren, genauso wie das Instrument VIRTIS es an Bord von Rosetta mit der Oberfläche von 67P getan hatte. Die Experimente zeigten, dass für das bestimmte Spektrum von 67P Ammoniumsalze verantwortlich sind. "Während Olivier Poch an der Universität Bern arbeitete, haben wir gemeinsam Methoden und Vorgehen entwickelt, um Nachbildungen von Oberflächen von Kometenkernen herzustellen", erläutert Antoine Pommerol vom Physikalischen Institut der Universität Bern.

Unter simulierten Weltraumbedingungen seien die nachgebildeten Kometenoberflächen verändert worden, indem das Eis auf diesen Oberflächen sublimiert worden sei. "Diese realistischen Laborsimulationen ermöglichen es uns, Laborergebnisse und Daten zu vergleichen, die von den Instrumenten auf Rosetta oder anderen Kometenmissionen aufgezeichnet wurden. Die neue Studie baut genau auf diesen Methoden auf, um das stärkste spektrale Merkmal zu erklären, welches das VIRTIS Spektrometer bei 67P beobachtet hat", so Pommerol weiter.

"Unser Labor in Bern bietet ideale Möglichkeiten, um mit Experimenten Ideen und Theorien zu testen, die aufgrund von Daten formuliert worden sind, die Instrumente auf Weltraummissionen gesammelt haben", ergänzt Nicolas Thomas, Direktor des Physikalischen Instituts der Universität Bern. "So kann sichergestellt werden, dass die Interpretationen der Daten wirklich plausibel sind."

Die Ergebnisse decken sich mit denjenigen des Berner Massenspektrometers ROSINA, das ebenfalls an Bord von Rosetta Daten zu 67P gesammelt hatte. Eine zu Jahresbeginn publizierte Studie unter der Leitung der Berner Astrophysikerin Kathrin Altwegg hatte erstmals Stickstoff, einen der Grundbausteine des Lebens, bei einem Kometen nachgewiesen (astronews.com berichtete). Dieser hatte sich in der nebulösen Hülle von Chury in Form von Ammoniumsalzen "versteckt", deren Vorkommen man bisher nicht messen konnte.

Obwohl die genaue Salzmenge anhand der vorhandenen Daten nach wie vor schwer abzuschätzen ist, ist es wahrscheinlich, dass diese Ammoniumsalze den größten Teil des im Kometen 67P vorhandenen Stickstoffs enthalten. Die Ergebnisse tragen gemäß den Forschenden auch dazu bei, die Entwicklung von Stickstoff im interstellaren Raum und seiner Rolle in der präbiotischen Chemie besser zu verstehen.

Über ihre berichtete das Team in einem Fachartikel in der Zeitschrift Science.