Überraschungsfund in der Kometen-Atmosphäre

Aufnahme
Aufnahme "Tschuris" aus 154 Kilometern Entfernung (Foto: ESA/Rosetta/NAVCAM)

"Wir hätten nie gedacht, dass Sauerstoff Jahrmilliarden überdauern kann, ohne sich mit anderen Stoffen zu verbinden", sagt Kathrin Altwegg, Leiterin der Massenspektrometrischen Untersuchungen der Rosetta-Mission. Und doch: Den Analysen ihres Teams zufolge ist Sauerstoff das vierthäufigste Gas in der Atmosphäre des Kometen Churyumov-Gerasimenko. Dieses erstaunliche Ergebnis wirft nun neues Licht auf die Vorstellungen über die Bildung des Sonnensystems, sagen die Forscher.

Da Sauerstoff chemisch sehr reaktiv ist, nahmen Wissenschaftler bisher an, dass sich das Element im frühen Sonnensystem mit dem in großen Mengen vorhandenen Wasserstoff zu Wasser verbunden hätte. Deshalb galt als ausgeschlossenen, dass es auf Kometen O2 gibt. Bisherige Daten schienen dies auch zu bestätigen: Bei spektroskopischen Messungen durch Teleskope war bisher kein Sauerstoff bei Kometen aufgefallen. Offenbar waren die Messungen vor Ort mit dem ROSINA-Massenspektrometer der Rosetta-Sonde für diese Entdeckung nötig: Zwischen den erwarteten Spitzen der Schwefel- und Methanolwerte waren bei der Untersuchung der Kometengase deutliche Spuren von Sauerstoffmolekülen (O2) zu sehen, berichten Altwegg und ihre Kollegen. Nach Wasser (H2O), Kohlenmonoxid (CO) und Kohlendioxid (CO2) kommt demnach Sauerstoff an vierter Stelle in der Reihenfolge der wichtigsten Gase.

"Erstaunlich für uns war auch die Feststellung, dass das Verhältnis von Wasser zu Sauerstoff sich weder mit dem Ort auf dem Kometen noch mit der Zeit änderte - es also eine stabile Korrelation zwischen Wasser und Sauerstoff gibt", sagt Altwegg. Im Gegensatz zu Kometen sind Sauerstoffmoleküle von den Jupiter- und Saturnmonden bereits durchaus bekannt. Als Entstehungsursache gelten dort hochenergetische Teilchen, die vom jeweiligen Mutterplaneten ausgehen. Im Fall des Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko gibt es diese mögliche Bildungsursache von Sauerstoff aber nicht.

Was hat es mit dem Sauerstoff auf sich?

Als mögliche Ursache kämen die hochenergetischen Teilchen der kosmischen Strahlung in Frage, die den Kometen seit 4,6 Milliarden Jahren bombardieren. Diese Teilchen können Wasser spalten, woraus unter anderem Sauerstoff, Wasserstoff und Ozon entstehen. Allerdings können die Teilchen der kosmischen Strahlung nur wenige Meter in die Oberfläche des Kometen eindringen. Doch dieser scheint den Sauerstoff auch in der Tiefe zu besitzen, sagen die Forscher. Das zeigt dieTatsache, dass der Komet regelmäßig geschält wird: Er verliert auf seiner Bahn um die Sonne bei jedem Umlauf zwischen einem bis zehn Metern Umfang. Seit seiner letzten Begegnung mit Jupiter im Jahr 1959 - die ihn auf die heutige Bahn geschubst hat - hat er deshalb schon mehr als 100 Meter Umfang verloren.

So kommen die Forscher nun zu der Vermutung: Der Sauerstoff ist sehr früh, vor der Bildung des Sonnensystems entstanden. Möglicherweise trafen damals hochenergetische Teilchen auf Eiskörner in den kalten und dichten Geburtsstätten der Sterne, den sogenannten dunklen Molekülwolken und spalteten Wassermoleküle, was in Wasserstoff- und Sauerstoffmolekülen resultierte. Der Sauerstoff sei dann erhalten geblieben. Die Sauerstoff-Messungen legen somit nahe, dass zumindest ein großer Teil des Kometenmaterials älter ist als unser Sonnensystem und die Zusammensetzung dabei typisch ist für dunkle Molekülwolken, aus denen solare Nebel und später Planetensysteme entstehen. "Dieser Hinweis auf Sauerstoff als uraltes Material wird wahrscheinlich einige theoretische Modelle über die Bildung des Sonnensystems über den Haufen werfen", sagt Altwegg.

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