Winzige Meteoritenpartikel mit Anteilen von Stickstoff und Wasserstoff. Bildnachweis: Henner Busemann. klicken um zu vergrößern
Als das Sonnensystem vor Milliarden von Jahren entstand, wurden organische Moleküle – die Bausteine des Lebens – in die Mischung gemischt, aus der später die Planeten entstanden. Wissenschaftler der Carnegie Institution haben eine Technik entwickelt, um diese winzigen organischen Partikel, die in Meteoriten versteckt sind, zu finden. Diese Meteoriten haben seit der Entstehung des Sonnensystems überlebt, sodass Wissenschaftler die Verteilung von organischem Material und die Prozesse verfolgen können, die sie bei der Entstehung der Planeten durchlaufen haben.
Wie ein interplanetares Raumschiff, das Passagiere befördert, standen Meteoriten seit langem im Verdacht, relativ junge Zutaten des Lebens auf unseren Planeten zu bringen. Mit neuen Techniken haben Wissenschaftler der Abteilung für terrestrischen Magnetismus der Carnegie Institution entdeckt, dass Meteoriten andere, viel ältere Passagiere als auch primitive, organische Partikel transportieren können, die vor Milliarden von Jahren entweder im interstellaren Raum oder in den äußeren Bereichen der Sonne entstanden sind System, wie es aus Gas und Staub zu verschmelzen begann. Die Studie zeigt, dass die Mutterkörper von Meteoriten – die großen Objekte aus dem Asteroidengürtel – primitive organische Materie enthalten, ähnlich derjenigen, die in interplanetaren Staubpartikeln gefunden wird, die von Kometen stammen könnten. Der Fund gibt Hinweise darauf, wie organische Materie in dieser längst vergangenen Ära im Sonnensystem verteilt und verarbeitet wurde. Die Arbeit ist in der Science-Ausgabe vom 5. Mai 2006 erschienen.
„Atome verschiedener Elemente kommen in verschiedenen Formen oder Isotopen vor, und deren relative Anteile hängen von den Umgebungsbedingungen ab, unter denen sich ihre Träger gebildet haben, wie zum Beispiel die auftretende Wärme, chemische Reaktionen mit anderen Elementen und so weiter“, erklärt Erstautorin Henner Busemann. „In dieser Studie haben wir die relativen Mengen verschiedener Isotope von Wasserstoff (H) und Stickstoff (N) untersucht, die mit winzigen Partikeln unlöslicher organischer Materie verbunden sind, um die Prozesse zu bestimmen, die die ursprünglichsten bekannten Meteoritenarten produzierten. Das unlösliche Material ist chemisch sehr schwer abbaubar und übersteht selbst sehr harsche Säurebehandlungen.“
Die Forscher verwendeten eine mikroskopische Bildgebungstechnik, um die Isotopenzusammensetzung von unlöslicher organischer Substanz von sechs kohlenstoffhaltigen Chondrit-Meteoriten zu analysieren – dem ältesten bekannten Typ. Der relative Anteil der Isotope von Stickstoff und Wasserstoff, die mit der unlöslichen organischen Substanz verbunden sind, wirken als „Fingerabdrücke“ und können Aufschluss darüber geben, wie und wann der Kohlenstoff gebildet wurde. Das in der Natur am häufigsten vorkommende Stickstoffisotop ist 14N; sein schwererer Bruder ist 15N. Unterschiedliche Mengen von 15 N, zusätzlich zu einer schwereren Form von Wasserstoff namens Deuterium (D), ermöglichen es den Forschern zu sagen, ob ein Teilchen seit der ersten Entstehung des Sonnensystems relativ unverändert ist.
„Die verräterischen Anzeichen sind viel Deuterium und 15 N, die chemisch an Kohlenstoff gebunden sind“, kommentierte Co-Autor Larry Nittler. „Wir wissen zum Beispiel seit einiger Zeit, dass interplanetare Staubpartikel (IDP), die von hochfliegenden Flugzeugen in der oberen Atmosphäre gesammelt werden, enorme Überschüsse dieser Isotope enthalten, was wahrscheinlich auf Überreste von organischem Material hindeutet, das sich im interstellaren Medium gebildet hat. Die IDPs haben andere Merkmale, die darauf hindeuten, dass sie auf Körpern – vielleicht Kometen – entstanden sind, die einer weniger starken Verarbeitung unterzogen wurden als die Asteroiden, aus denen Meteoriten stammen.“
Die Wissenschaftler fanden heraus, dass einige Meteoritenproben, wenn sie auf denselben winzigen Skalen wie interplanetare Staubpartikel untersucht werden, tatsächlich ähnliche oder sogar höhere Häufigkeiten von 15N und D aufweisen als die für IDPs berichteten. „Es ist erstaunlich, dass unberührte organische Moleküle, die mit diesen Isotopen verbunden sind, in der Lage waren, die harten und turbulenten Bedingungen im inneren Sonnensystem zu überleben, als die Meteoriten, die sie enthalten, zusammenkamen“, sagt Co-Autor Conel Alexander. „Das bedeutet, dass die Mutterkörper – die Kometen und Asteroiden – dieser scheinbar unterschiedlichen Arten von außerirdischem Material ähnlicher sind, als bisher angenommen.“
„Früher konnten wir nur winzige Proben von Binnenvertriebenen untersuchen. Unsere Entdeckung ermöglicht es uns nun, große Mengen dieses Materials aus Meteoriten zu gewinnen, die groß sind und mehrere Prozent Kohlenstoff enthalten, anstatt aus IDPs, die in der Größenordnung von einer Million Millionen Mal weniger massereich sind. Dieser Fortschritt hat ein völlig neues Fenster zur Untersuchung dieser schwer fassbaren Zeit geöffnet“, so Busemann abschließend.
Originalquelle: Carnegie-Institution