Der Frankfurter Geowissenschaftler Frank E. Brenker hat 2006 ein Kometenstaubkorn der Nasa-Mission „Stardust“ ausgewertet und auch an weiteren Probenrückhol-Missionen teilgenommen. (Archivbild von 2006)
© Frank May/dpa
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In einem Labor in Frankfurt untersucht der Geologe Frank Brenker Material vom Asteroiden „Bennu“. Dabei stößt das Forschungsteam auf Interessantes.
Frankfurt – Im Herbst 2023 hat die Nasa-Raumsonde „Osiris-Rex“ Proben vom Asteroiden „Bennu“ zur Erde gebracht. Seitdem wird das Material in Labors auf der ganzen Welt untersucht – auch in Frankfurt. Der Nano-Geowissenschaftler Prof. Frank Brenker untersucht mit seinem Team im Schwiete CosmoLab der Goethe-Universität das Material von dem Gesteinsbrocken aus dem Weltall. Im Interview erklärt er, was sein Team und die Forschenden in aller Welt gefunden haben – und was das mit möglichen Missionen zu „Ozeanwelten“ zu tun hat.
Herr Brenker, Sie haben in Ihrem Labor in Frankfurt Materialproben vom Asteroiden „Bennu“ analysiert. Was haben Sie herausgefunden?
Gerade wurden zwei Paper dazu veröffentlicht. An einem waren wir aktiv beteiligt. Unsere Aufgabe war es, die Randbedingungen festzustellen, zu zeigen, wie sich der Asteroid entwickelt hat, welches die Ursprungsmaterialien sind, welche Prozesse auf dem Asteroiden abliefen. Und es hat sich herausgestellt, dass das außerordentlich gut funktioniert hat. Tatsächlich auch besser als bei früheren Projekten, die wir vorher durchgeführt haben. Bei unseren Untersuchungen des Asteroiden „Ryugu“ war dies viel unvollständiger. Unsere Forschung erlaubt uns jetzt, eine sehr komplexe und vollständige Antwort zu geben.
Was können Sie über „Bennu“ sagen?
Wir haben einige neue und für Asteroiden ungewöhnliche Minerale identifizieren können. Und speziell in unserem extra für diese Mission eingerichteten Schwiete CosmoLab haben wir ein bisher in Meteoriten unbekanntes Natrium-Kalzium-Karbonat gefunden. Zusammen mit den vielen anderen Mineralen, die durch andere Arbeitsgruppen gefunden wurden, kann man jetzt zeigen, dass sich eine sehr spezielle Abfolge von Mineralen auf diesem Asteroiden gebildet hat, oder besser auf dem Ursprungsobjekt, von dem diese Proben eigentlich stammen. Da gibt es ja eine komplexe Geschichte dahinter.
So wie wir „Bennu“ heute sehen, war das ja nicht immer. „Bennu“ gehörte früher mal zu einem deutlich größeren Objekt. Sonst wären diese Mineralbildungen aus Flüssigkeiten, wie wir sie gefunden haben, gar nicht möglich. Wir können jetzt eine Verbindung schaffen zu Objekten, die wir heute in unserem Sonnensystem sehen. Mit den speziellen Mineralabfolgen können wir zeigen, dass „Bennu“ ein Bruchstück von einem Objekt darstellt, das wahrscheinlich den sogenannten Ozeanwelten ähnelt, die wir in unserem Sonnensystem kennen. Da geht es um verschiedene Jupiter-Monde und auch um den Zwergplaneten Ceres. Dort hat man eine Eiskruste und möglicherweise gibt es unter der Eiskruste einen geschmolzenen Ozean und dann folgt im Inneren der eigentliche Planet.
Dieses undatierte Bild der NASA zeigt den Asteroiden Bennu aus der Perspektive der Raumsonde Osiris-Rex.
© -/NASA/Goddard/University of Arizona/CSA/York/MDA/dpa
Asteroid „Bennu“ schafft eine Verbindung zu Ozeanwelten in unserem Sonnensystem
„Bennu“ schafft also eine Verbindung zu Himmelskörpern, auf denen Forschende nach möglichem Leben suchen wollen?
Genau, man hat sich ja immer schon überlegt, wie ist das eigentlich in unserem eigenen Sonnensystem, wenn wir nach Lebensformen suchen wollen, was wäre ein guter Ort dafür? Im Prinzip sagt man, was man braucht, sind drei Dinge, die Bausteine für Leben, einen Lebensraum und Energie. Wenn man diese drei Komponenten zur Verfügung hat, dann sollte sich eigentlich zwangsläufig daraus Leben entwickeln können. Das ist die These dabei. Was wir an den Proben von „Bennu“ zeigen können, ist, dass es hier eine Übereinstimmung gibt mit den sogenannten Ozeanwelten, also Monden, die unter einer dicken Eisschicht möglicherweise einen Ozean und damit einen potenziellen Lebensraum aufweisen.
In der zweiten Arbeit, die in Nature Astronomy veröffentlicht wurde, geht es um die organischen Bestandteile. Hier werden die komplexen Aminosäuren, die gesamte weiterentwickelte und komplexe organische Chemie auf „Bennu“ gezeigt. Wir haben unsere Untersuchungen ja an den gleichen Proben durchgeführt und können nun eine Verbindung zwischen einer komplexen organischen Chemie und den Ozeanwelten herstellen. Den Körper, von dem „Bennu“ abstammt, gibt es ja nicht mehr. Aber dennoch schafft das natürlich eine Situation, in der man sagen kann, wenn solche Objekte in unserem Sonnensystem auch komplexe organische Moleküle enthalten können, dann sollten wir dort vielleicht noch einmal genauer hinschauen.
Sie meinen, eine Sonde hinschicken?
Es gibt ja schon Pläne, Sonden zu den Ozeanwelten zu schicken und dann durch die Eisschicht in den Ozean hinein abzutauchen. Jetzt wird das Ganze natürlich nochmal stärker getriggert, indem man sagt, wir sehen diese Voraussetzungen auch. Die Wahrscheinlichkeit, dass wir dort vielleicht einfache Lebensformen entdecken, wird jetzt viel höher. Es ist jetzt wahrscheinlich einfacher, hierfür eine Missions-Genehmigung zu bekommen. Das ist eine so zentrale Frage, dass man dieser unbedingt nachgehen möchte: Man fragt sich, wenn ich komplexe organische Bestandteile habe, einen Ozean und damit einen potenziellen Lebensraum und Energie – sollte das nicht zwangsläufig zur Bildung von einfachen Organismen führen? Wenn das tatsächlich so ist, dann sollten wir auf diesen Ozeanwelten also gute Chancen haben auch etwas zu entdecken.
Könnte man aus den Funden auch schließen, dass Asteroiden Wasser oder die Bestandteile des Lebens, auf die Erde gebracht haben?
Ja, das Thema gehört natürlich mit dazu. Wobei man sagen muss, dass das jetzt, bezogen auf die Bausteine für Leben alleine, gar nicht so die große Überraschung ist. Das hat uns „Ryugu“ eigentlich auch schon gezeigt. Wir haben jetzt natürlich noch mal mehr Belege, ein zweites Objekt, sehr viel stärker wässrig alteriert als „Ryugu“ und dennoch eine extrem komplexe, vielleicht sogar noch komplexere organische Chemie auf dem Objekt, als wir das bei „Ryugu“ sehen. Das spannende ist aber meiner Meinung nach die Verbindung zu einem existierenden Objekt heute.
Frankfurter Forschungsteam hat Proben vom Asteroiden „Bennu“ analysiert
Wie haben Sie die Asteroiden-Probe eigentlich analysiert?
Wir haben unterschiedliche Proben bekommen und haben verschiedene Techniken angewandt. Das, was wir hier speziell vor Ort in Frankfurt gemacht haben, dafür wurde explizit das Schwiete CosmoLab eingerichtet. Für unsere Untersuchung brauchen wir nur ganz wenig Material, da reicht uns letztendlich ein Korn. Und das haben wir aufbereitet, mit unserem Elektronenmikroskop untersucht und darin diese Natrium-Kalzium-Karbonate gefunden. Die sind in dieser Kombination extrem selten. Aus Meteoriten kannte man die vorher gar nicht.
Das war das Einzigartige an dieser Mission. Wir haben feststellen können, dass diese Minerale, die wir gefunden haben, extrem instabil sind. Innerhalb von ein paar Wochen sind die weg. Deshalb gibt es die in Meteoriten nicht, weil sie keine Überlebenschance haben. Wir haben ein Minikorn genommen, das war etwa einen halben Millimeter groß. Es wurde die ganze Zeit, ab der Landung bis hin zu uns unter einer sehr reinen Stickstoff-Atmosphäre gelagert. Dann haben wir das Korn einfach zwischen zwei Glasscheiben zerdrückt und haben die Bruchstücke auf einen Träger gepackt für unser Elektronenmikroskop. Dann haben wir eine Woche im Vakuum daran analysiert und haben alle Phasen genau auf ihre chemische Zusammensetzung und ihre Struktur untersucht. Die gleiche Probe haben wir dann einige Monate später noch einmal angeschaut. Da konnten wir schon sehen, wie die Minerale zerfallen. Das heißt, nur weil wir die Untersuchungen so schnell durchgeführt haben und unter sehr kontrollierten Bedingungen, deshalb konnten wir das überhaupt sehen.
Das wäre auch ein Argument dafür, dass man zu einem Asteroiden fliegen und von dort frische Proben holen muss, anstatt nur Meteoriten zu analysieren, die auf der Erde gefunden wurden.
Absolut. Ich glaube, die Verbindung, die jetzt hergestellt wird zu diesen Ozeanwelten, das kriegt man einfach mit normalen Meteoritenproben nicht hin. Wir haben ja Meteoritenproben seit Jahrzehnten und haben diese Verbindung nie herstellen können. Nun haben wir zum zweiten Mal etwas von einem Asteroiden bekommen und jetzt sind wir einen Riesenschritt nach vorne gegangen.
Material der Asteroiden „Bennu“ und „Ryugu“ mit einem Meteoriten vergleichen
Sie hatten ja auch schon Proben des Asteroiden „Ryugu“ unter dem Mikroskop. Wie unterscheiden sich Material von „Bennu“ und „Ryugu“ denn so rein optisch?
Ich würde sagen, die Körner sind sich tatsächlich sehr ähnlich. Wenn ich eine Probe auf dem Tisch hätte und nicht mehr wüsste, welche woher kommt, würde ich das auch nicht mehr so einfach herausfinden. Also zumindest nicht direkt. Wenn man genaue Analysen durchführt, dann sieht man tatsächlich einen Unterschied. Wasserfreie Minerale gibt es quasi in „Bennu“ gar nicht. Das ist alles umgewandelt. „Ryugu“ ist da schon noch ein bisschen ursprünglicher. Es ist ja eigentlich auch schön, dass es nicht gleich ist. Man hat zwar ein sehr ähnliches Objekt, also ähnlicher kann man es kaum kriegen, aber dennoch zeigt das eine den Anfang und das andere das Endstadium. Da ist extrem viel passiert. Aber das liefert uns jetzt noch einmal deutlichere Hinweise darauf, womit wir es wirklich zu tun haben.
Haben Sie derzeit eigentlich noch Proben von „Bennu“ im Labor oder ist Ihre Arbeit daran beendet?
Das hört sich jetzt zwar alles sehr spektakulär und endgültig an, aber tatsächlich fängt die Arbeit jetzt richtig an. Wir haben natürlich jetzt schon eine Weile analysiert und das hat ja auch ein bisschen gedauert. Im Laufe des Jahres werden die Proben grundsätzlich freigegeben, auch für Arbeitsgruppen, die bisher nicht beteiligt waren. Das heißt aber auch, dass wir einen deutlich freieren Zugang zu den Proben bekommen. Das wird nicht mehr zugeteilt, sondern im Prinzip bekomme ich einen Katalog von allen Körnern, die es gibt. Dann kann ich sagen, welches Korn ich aus welchem Grund gern hätte und welche Untersuchung ich machen möchte.
Da wird noch viel passieren und wir werden an den Proben von „Bennu“ und auch „Ryugu“ weiterarbeiten. Wir haben uns auch Material von einem seltenen Meteoriten gesichert und es ist auch ganz spannend mal zu schauen: wo sind wirklich die Unterschiede zwischen dem Material, das man als Meteorit auf der Erde findet und dem Material, was noch ursprünglich, also unverändert vom Asteroid kommt.
Was ist Ihr Fazit zu den aktuellen Studien?
Wenn man alles in einen Topf wirft, dann muss man echt sagen, wir sehen eigentlich schon alles, was wir brauchen. Es gibt kaum noch eine Lücke, wo man sagen kann, das haben wir jetzt aber noch nicht gefunden. Es ist eigentlich alles da.

