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Astronomie+Physik

Titanische Ursuppe

Eine Reise, die gleichzeitig in die Vergangenheit und in die Zukunft führt, unternehmen Forscher um Mark Smith von der University of Arizona jeden Tag im Labor. Die Wissenschaftler erforschen die biochemischen Reaktionen auf dem Saturnmond Titan ? und wollen nebenbei herausfinden, wie die ersten Schritte auf dem Weg zum Leben vor vier Milliarden Jahren auf der Erde abgelaufen sind.

Die Stickstoff-Methan-Atmosphäre von Titan wird ständig mit ultravioletter Strahlung von der Sonne und Elektronen aus dem Magnetfeld des Saturns bombardiert. Dabei entstehen lange Kettenmoleküle aus Kohlenstoff, Stickstoff und Wasserstoff, so genannte Tholine. Diese Polymere sind ähnlich aufgebaut wie künstlich hergestellte Kunststoffe auf der Erde, zum Beispiel Polyethylen oder PVC.

Auf Titan regnet es also nicht Wasser, sondern Plastik. Smith und seine Kollegen interessiert es besonders, zu welchen Stoffen die Tholine an der Oberfläche von Titan reagieren. In den Ozeanen und Seen des frostigen Mondes, die wahrscheinlich aus flüssigem Methan oder Ethan bestehen, können sich die Tholine zwar nicht auflösen. Allerdings besteht ein großer Teil der Titan-Oberfläche aus Wassereis. Bei Meteoriteneinschlägen oder Vulkanausbrüchen schmelzen vermutlich regelmäßig größere Mengen Wasser. Trotz Temperaturen von minus 180 Grad Celsius könnte das Wasser vielleicht tausend Jahre flüssig bleiben, da die ebenfalls vorhandene Verbindung Ammoniak wie ein Frostschutzmittel wirkt.

Diese Bedingungen simulierten die Forscher um Smith jetzt im Labor, indem sie zunächst die Tholine erzeugten. Dazu bombardierten sie eine Gasmischung, die so ähnlich zusammengesetzt war wie die Titan-Atmosphäre, mit Elektronen. In einer Ammoniak-Wasser-Suppe entstand anschließend „eine üppige Mischung unglaublich komplexer Moleküle“, so Smith. Unter anderem entstand im Labor eine besonders reaktionsfreudige Verbindung, mit deren Hilfe das Wasser gespalten werden könnte, so dass die organischen Moleküle auch mit Sauerstoff reagieren könnten.

Im Herbst wollen die Forscher Tholine mithilfe extrem energiereicher Synchrotron-Strahlung erzeugen. Womöglich entstehen dabei andere Verbindungen als durch das Elektronen-Bombardement.

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Die Experimente sollen dazu dienen, der Sonde Huygens und möglichen Nachfolge-Missionen Anhaltspunkte zu geben, welche Verbindungen auf Titan vorhanden sein könnten. Die Raumsonde Huygens wird im kommenden Januar auf der Titan-Oberfläche landen und erste Proben von den Plastik-Aerosolen in der Atmosphäre nehmen.

Ute Kehse
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