Was hier in der isolierten Vakuumkammer erstrahlt, ist ein Relikt aus der Frühzeit unseres Sonnensystems. Denn das kleine Gesteinsstück stammt vom Asteroiden Ryugu und ist eine der Proben, die die japanische Raumsonde Hayabusa 2 von dem Asteroiden gesammelt und im Dezember 2020 zur Erde zurückgebracht hat. Hier wird die Zusammensetzung von Sauerstoffisotopen in einer dieser Proben bestimmt.
Asteroiden und Kometen sind seit Beginn unseres Sonnensystems wichtige moderne Zeitzeugen, denn viele von ihnen entstanden zusammen mit den Planeten in der solaren Primärwolke. Um mehr über die Zusammensetzung dieser Umgebung und die darin ablaufenden Prozesse zu erfahren, haben sich Wissenschaftler bisher hauptsächlich auf Meteoriten verlassen. „Vorher hatten wir nur eine Handvoll Steine für unsere Analyse, und sie alle stammten von Meteoriten, die auf die Erde fielen und jahrzehntelang in Museen aufbewahrt wurden, wobei sie ihre Zusammensetzung veränderten“, sagte Nicholas Dofas von der University of Chicago.
Proben vom Asteroiden Ryugu
Doch das hat sich mit der Testmission Hayabusa 2 geändert: Anfang 2019 entnahm eine japanische Raumsonde mehrere Proben von der Oberfläche des Asteroiden Ryugu – einer bemerkenswerten 500-Meter-Ecke, deren Ursprung und ungewöhnliche Eigenschaften bisher ein Rätsel waren. Dann, im Dezember 2020, brachte die Raumsonde insgesamt fünf Gramm Asteroidenmaterial zurück, das in einer Kapsel mit dem Fallschirm auf die Erdoberfläche geschleudert wurde.
“Es ist ein großer Erfolg. Das Mindestziel der Mission war es, etwa 0,1 Gramm zu sammeln“, erklärt Andreas Pack von der Universität Göttingen. “Um diese Probe zu sammeln, hat die Sonde schwer fassbare 5,4 Milliarden Kilometer zurückgelegt.” Nur wenige Labore weltweit erhielten Teile der Probe für erste Analysen – Planetenforscher in Göttingen erhielten ein Stück von 2,4 Milligramm. Ihr Isotopenlabor ist eines der wenigen Labore weltweit, das neben den Sauerstoffisotopen O16 und O18 auch das seltene O17 genau analysieren kann.
Auf den Spuren der Sauerstoffisotope
Auf diesem Bild ist ein Teil dieser Probe während der Isotopenanalyse der in den Mineralien enthaltenen Sauerstoffatome zu sehen. Bei dieser Laserfluorierung wird die Probe mit einem Laserstrahl erhitzt und Sauerstoff aus den Mineralien freigesetzt. Das entstehende Gas wird anschließend gereinigt und in einem speziellen Massenspektrometer auf Isotope analysiert. „Die Analyse war sehr anspruchsvoll, diesmal konnte nichts schief gehen“, sagt Pak.
Die Analyse von Hayabusa-Proben verschiedener Forscherteams ergab, dass der Asteroid Ryugu zu einer besonders seltenen Klasse von Asteroiden gehört, den Kohlenstoff-Chondriten vom Typ Ivuna. In chemischer Zusammensetzung sind diese Stücke der primären Sonnenwolke immer noch sehr ähnlich; sie sind sozusagen ein Überbleibsel der Gase, aus denen sich vor gut 4,5 Milliarden Jahren die Sonne gebildet hat.
Weltraum-Schlammkugel
Gleichzeitig ergab die Forschung auch, dass das Asteroidenmaterial in den ersten fünf Millionen Jahren nach der Entstehung des Sonnensystems mit Wasser getränkt gewesen sein muss. „Man muss sich ein Konglomerat aus Eis und Staub vorstellen, das unter dem Einfluss des radioaktiven Zerfalls der radioaktiven Elemente im Inneren nach und nach schmolz und sich in so etwas wie eine Schlammkugel verwandelte“, erklärt Daufas. Erst dann verdunstete das Wasser unter dem Einfluss der Sonne wieder. Das mag auch erklären, warum Ryugu so locker zusammengesetzt und kantig ist.
Die Analyse der Proben des Asteroiden Ryugu ist noch lange nicht abgeschlossen. Einige der wertvollen Proben werden auch intakt gehalten, um sie in Zukunft mit noch moderneren Methoden untersuchen zu können – ähnlich wie es die NASA vor über 50 Jahren mit den Mondgesteinsproben der Apollo-Missionen tat. „Wir lernen auch heute noch Neues aus diesen alten Proben, weil sich unsere Messgeräte und Technologien weiterentwickelt haben“, erklärt Dauphas Kollege Andrew Davis. „Dasselbe gilt für die Ryugu-Proben.“ (Science, 2022; doi: 10.1126 / science.abn7850)
Quelle: University of Chicago, Georg-August-Universität Göttingen
10. Juni 2022
-Nadia Podbregar
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