Lebensstoffe reisen durchs All

Knapp zweieinhalb Jahre brauchte OSIRIS-REx zurück zur Erde. Bei der Landung war das Probenmaterial in der Kapsel vor der irdischen Luft geschützt. Sein ursprünglicher Zustand wurde also konserviert. Fast 122 Gramm davon kamen nach Öffnung des Kanisters zum Vorschein – mehr als von den NASA-Experten erwartet und sogar deutlich mehr als die 5,4 Gramm, die eine japanische Sonde 2020 vom erdnahen Planetoiden 162173 Ryugu mitgebracht hatte. Ein großes internationales Forscherteam aus über 40 Institutionen war an der Untersuchung der Proben beteiligt. Die Analysen geschahen unter größten Sicherheitsvorkehrungen. Keine irdischen Stoffe sollten das kostbare Material verunreinigen.

Wie verlor Bennu sein Wasser?

Bennus wechselhafte Geschichte führt zurück auf einen größeren Urplanetoiden, der zu Beginn des Sonnensystems – vor über vier Milliarden Jahren – weit entfernt von unserem Heimatstern entstanden war. Dieser Vorläufer wurde später bei einer Kollision zerstört. Teile seiner Trümmer fügten sich jedoch später wieder zu einem sogenannten Rubble-Pile-Körper zusammen. Das ist ein lockerer Verbund aus Stein und Staub, ähnlich wie bei einer Schutthalde. Womöglich hat sich dieser Prozess mehrfach wiederholt, vielleicht fand er auch nur einmal statt. Jedenfalls können Experten mittels der Bennu-Proben gleichsam in die planetare Urzeit zurückblicken. So zeigte das internationale Team um Dante Lauretta von der University of Arizona in Tucson bereits im Juni 2024, dass darin Silikat-Minerale enthalten sind, die im Innern des Vorgängerkörpers „hydratisiert“, also durch den Kontakt mit Wasser chemisch verändert wurden.

Heute ist praktisch kein Wasser mehr in den Proben. Es könnte bereits auf Bennus Vorläufer sublimiert sein, also vom eisförmigen Zustand direkt in Dampf übergegangen und ins All entwichen sein. Allerdings verlief die Entstehung des Urplanetoiden eher hitzig, weil darin radioaktive Isotope zerfielen, etwa Aluminium-26. Für eine gewisse Zeit schmolz deshalb das Wassereis in der Tiefe dieser Körper. Eine Abkühlung erfolgte erst, als die Isotope weitgehend zerfallen waren. Welcher Prozess sorgte also für die Austrocknung von Bennu beziehungsweise seines Vorläufers? War es die Sublimation von Eis oder Wasserverdunstung?

In Deutschland war unter anderem Sheri Singerling von der Universität Frankfurt am Main an den Untersuchungen beteiligt. Sie durchleuchtete mit einem Transmissionselektronenmikroskop winzige, kaum sichtbare Brösel von Bennu. Ihr Ziel war die Rekonstruktion der Prozesse, die zur Bildung der heute noch vorhandenen Mineralien führten. Dies gelang, indem sie die Struktur der Mineralkörner analysierte und gleichzeitig deren chemische Zusammensetzung bestimmte.

„Wir haben einen großen Teil von Mineralien nachgewiesen, die entstehen, wenn Sole eindampft“, berichtet die Geoforscherin. Sole ist eine stark salzhaltige Lösung in flüssigem Wasser. Bei der Austrocknung werden die Minerale darin in der Reihenfolge ihrer Löslichkeit ausgefällt. Die Gesteine, die sich dabei bilden, heißen Evaporite. Auf der Erde kennt man sie von Salzseen, deren Wasser verdunstet ist, beispielsweise im Searles Lake in der kalifornischen Mojave-Wüste. Auch auf Bennu hat wohl Verdunstung das Wasser verschwinden lassen.

Aminosäuren im Weltraum

Wenn Forscher nach den Urzeitspuren des Sonnensystems fahnden, dann geht es auch um eine fundamentale Frage: Welche Rolle spielte das Weltall bei der Entstehung des Lebens auf der Erde? Sie beschäftigte bereits antike Philosophen, etwa Anaxagoras. Noch im 19. Jahrhundert vermuteten Forscher wie der Physiker Lord Kelvin, einzellige Organismen seien per Meteorit zur Erde gereist und hätten so bei uns den Startschuss für die Evolution des Lebens gegeben. Heute hat die Idee kaum noch Unterstützer.

In neuer Form wird sie aber unter dem Namen Pseudopanspermie ernsthaft untersucht. Dabei geht es nicht um Einzeller, sondern um organische Moleküle. Chemikern sind diese in zahllosen Varianten bekannt. Gemeinsam ist ihnen, dass sie Kohlenstoff- und Wasserstoff-Atome und oft auch Sauerstoff enthalten; weitere Atome können hinzukommen. Einige dieser Moleküle, die Aminosäuren, sind die Bausteine der Proteine. Folgt man der Pseudopanspermie-Hypothese, so sind kleinere organische Moleküle ursprünglich im All entstanden und dann, beispielsweise bei Meteoriteneinschlägen, zur Erde gelangt. Sie sollen die präbiotische molekulare Basis gebildet haben, aus der sich in weiteren Schritten das Leben auf der Erde entwickelte.

Tatsächlich sind Moleküle im Kosmos weit verbreitet. Insbesondere Radioastronomen haben in den Wolken zwischen den Sternen zahlreiche chemische Verbindungen aufgespürt. Viele davon sind organisch. Stand Februar 2025 umfasst die Liste rund 330 verschiedene Moleküle, und es werden ständig mehr. Auch im Sonnensystem wurde man fündig. Beispielsweise identifizierte 2016 die europäische Raumsonde Rosetta auf ihrem Zielkometen das Molekül Glycin, die einfachste aller Aminosäuren.

Die organischen Moleküle in den Gesteinskrümeln von Bennu untersuchte Daniel Glavin mit seinem Team; er forscht am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt im Ostküstenstaat Maryland. „Das Interessanteste an den Bennu-Proben ist ihr hoher Gehalt an organischen Substanzen, verglichen mit den Werten, die in Proben von Ryugu und in den meisten Meteoriten gemessen wurden.“ So macht auf Bennu der Kohlenstoff, die Hauptkomponente in organischen Molekülen, rund 4,5 Gewichtsprozent aus. Auf Stickstoff entfallen 0,25 Prozent, so der Astrobiologe, der auch mit dem NASA-Rover Curiosity im Marsgestein organische Moleküle aufgespürt hatte.

Der aus der Kälte kam

Ein weiteres Resultat aus den Untersuchungen des Bennu-Gesteins war der hohe Gehalt von Ammoniak (NH₃), einer Verbindung aus Wasserstoff und Stickstoff. Sie ist auffällig mit dem schweren Isotop N-15 angereichert. Glavin zufolge deutet dies darauf hin, dass Bennu ursprünglich in einer sehr kalten Umgebung entstand, in der eisförmiges Ammoniak stabil ist. Sein Vorläuferkörper habe sich im äußeren Sonnensystem gebildet, wahrscheinlich jenseits der heutigen Umlaufbahn von Jupiter. Auf einen ähnlichen Geburtsort – allerdings für den Kleinplaneten Ryugu – deuteten bereits 2024 die Analysen eines Teams um Fridolin Spitzer vom Göttinger Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung.

Ammoniak ist zudem eine wichtige chemische Vorstufe für die Bildung präbiotischer organischer Verbindungen. Glavins Team wurde auch in dieser Hinsicht in den Bennu-Proben fündig: 14 der 20 für die Biologie wichtigen Protein-Aminosäuren konnten dingfest gemacht werden. Die anderen sechs fehlen, darunter Glutamin und Cystein – die beide allerdings in heißem Wasser instabil sind. Sollten sie in den Proben vorhanden gewesen sein, könnten sie sich zersetzt haben, als sie zur Extraktion im Labor 24 Stunden 100 Grad Celsius heißem Wasser ausgesetzt wurden. „Wir planen nun eine schonendere Behandlung bei Raumtemperatur für die empfindlichen Protein-Aminosäuren“, sagt Glavin. Auch in Meteoriten wurden keine dieser sechs Aminosäuren nachgewiesen. Ihre Abwesenheit könnte deshalb auch darauf hindeuten, dass sie in einem späteren Stadium der chemischen Evolution – womöglich erst nach der Entstehung des Lebens – in biologische Proteine eingebaut wurden.

Wird durch die neuen Analysen die Hypothese gestützt, dass organische Stoffe aus dem All zur Entstehung irdischen Lebens beigetragen haben? Glavin bejaht dies: „Wir haben auf Bennu die meisten chemischen Lebensbausteine gefunden.“ Das gilt für das Alphabet des Lebens ebenfalls, also für die Nukleinbasen Adenin, Cytosin, Guanin, Thymin und Uracil, deren Abfolge in den DNA- und RNA-Erbmolekülen die genetische Information codieren. Diese molekularen Bausteine entstanden bereits vor 4,5 Milliarden Jahren und könnten auf der jungen Erde eine wichtige Quelle präbiotischer organischer Materie gewesen sein.

Frank Brenker, Professor für extraterrestrische Prozesse an der Universität Frankfurt, kommt bezüglich Bennus Vorläufer zu folgendem Fazit: „Er hatte alle Grundvoraussetzungen, damit sich auf ihm Lebensformen hätten bilden können: Bausteine für Biomoleküle, zumindest für eine gewisse Zeit Wasser und Energie, die das Wasser flüssig hielt.“ Die Tatsache, dass er jenseits des Jupiters entstand, belegt zudem, dass die chemischen Lebensbausteine weit verbreitet gewesen seien, betont Glavin. Sie reisten durch das gesamte Sonnensystem – und dies erhöht wohl die Chance, dass auch anderswo das Leben Fuß fassen konnte. ■

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