Den Ursprüngen der organischen Materie in Asteroiden auf der Spur
Asteroiden sind kleine Gesteins-Überreste aus der Zeit der Entstehung unseres Sonnensystems vor etwa 4,6 Milliarden Jahren. Die meisten Asteroiden treiben in einer Umlaufbahn um die Sonne, innerhalb des Asteroidengürtels zwischen Mars und Jupiter. Doch gelegentlich erreichen Asteroidenstücke die Erdoberfläche. Ein kleiner Teil davon wird als kohlige Chondrite bezeichnet und stammt von kohlenstoffreichen Asteroiden. „Kohlige Chondrite sind eher seltene Meteoriten – sie machen weniger als 5 % der extraterrestrischen Objekte aus, die wir in unseren Sammlungen haben“, erklärt Laurent Remusat(öffnet in neuem Fenster), leitender Forscher am Nationalen Zentrum für wissenschaftliche Forschung(öffnet in neuem Fenster) (National Centre for Scientific Research, CNRS) in Frankreich. Organische Verbindungen in kohligen Chondriten weisen ein breites Spektrum von Wasserstoff- und Stickstoff-Isotopenzusammensetzungen auf, die uns Informationen über die Umgebung geben können, in denen sie gebildet wurden. Die genaue Art der Prozesse, die zur Bildung organischer Verbindungen in kohligen Chondriten führten, wird derzeit noch diskutiert. Weitere Untersuchungen könnten detailliertere Informationen über den Ursprung und die Entwicklung der organischen Materie in unserem Sonnensystem ans Licht bringen – und auch über das Leben auf unserem Planeten, da diese Verbindungen an der Oberfläche der präbiotischen Erde entstanden. Im Rahmen des Projekts HYDROMA(öffnet in neuem Fenster), das vom Europäischen Forschungsrat(öffnet in neuem Fenster) (ERC) finanziert wurde, erforschten Remusat und sein Team die Entwicklung der Wasserstoff- und Stickstoff-Isotopenverhältnisse in einer Sammlung von kohligen Chondriten, um zu entschlüsseln, wie sich ihre organische Substanz im Laufe der Zeit verändert hat. „Die Analyse des Ursprungs und der Entwicklung extraterrestrischer organischer Materie bietet Einblicke in Komponenten, die auf die Entstehung von Leben Einfluss genommen haben könnten“, so Remusat.
Isotope in extraterrestrischen organischen Verbindungen im Fokus
Remusat‘s Projekt konzentrierte sich auf die Beobachtung extraterrestrischer organischer Stoffe in natürlichen und experimentellen Proben. Dazu wurden auf innovative und experimentelle Weise die Prozesse ermittelt, die in asteroiden Umgebungen ablaufen. Es wurde beobachtet, wie die Flüssigkeitszirkulation und das Vorkommen einiger Mineralien Moleküle wie polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK), Nukleinbasen, Aminosäuren oder makromolekulare unlösliche organische Stoffe beeinflusst haben könnten. „Wir verglichen die Schlussfolgerungen aus diesen Experimenten mit Messungen an natürlichen Objekten, um die Auswirkungen der Flüssigkeitszirkulation auf Asteroiden in den ersten Millionen Jahren des Sonnensystems besser zu verstehen und um festzustellen, ob einige Moleküle ihre Synthese-Signatur bewahrt haben könnten“, fügt Remusat hinzu.
Komplexe Erkenntnisse über den Ursprung der organischen Materie
Das Team fand heraus, dass einige organische Moleküle je nach ihrer molekularen Struktur mehr Wasserstoff-Isotope austauschen als andere. Einige aromatische Verbindungen können ihre Isotopensignatur verlieren, selbst wenn sie sich chemisch nicht verändern. Größere Moleküle sind widerstandsfähiger gegen Wasser und bewahren ihre Signatur besser. Dies deutet darauf hin, dass sie ein gutes Ziel für die Identifizierung des Ursprungs organischer Moleküle sind. „Nicht zuletzt kann das Vorhandensein von Mineralien, insbesondere von Tonmineralien, die Entwicklung organischer Moleküle beeinflussen“, so Remusat.
Den Einfluss von Tonen tiefer ergründen
Obwohl das Projekt abgeschlossen ist, läuft die Forschung weiter. Das Team untersucht weiterhin den Einfluss von Tonen auf die Organosynthese unter asteroiden Bedingungen, insbesondere die Verbindungen zwischen Tonen und organischen Molekülen in Oued Chebeika 002(öffnet in neuem Fenster), einem neu entdeckten Meteoriten. Motiviert durch die Ergebnisse des Projekts reichte Remusat einen weiteren Vorschlag für ein ERC-Projekt ein, der sich mit der Entwicklung der positionsspezifischen Isotopenzusammensetzung in organischem Material unter geologischen Bedingungen auseinandersetzt. „Ziel ist es, einen robusten Isotopenproxy festzulegen, um abiotische von biotischen organischen Stoffen in alten Gesteinen zu unterscheiden“ sagt er.
