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06.08.2015

Nachweis organischer Moleküle auf dem Kometen Tschuri


Es ist eine lange Geschichte - und sie ist noch längst nicht beendet. Die Rede ist von der Rosetta-Mission zum Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenka, kurz Tschuri. Nach knapp elf Jahren Flugzeit setzte die Rosetta-Sonde am 12. November 2014 die Landeeinheit PHILAE auf dem Kometen ab. Mit im Gepäck war ein Instrument namens COSAC (Cometary Sampling and Composition Experiment), das von den Bremer Wissenschaftlern Wolfram Thiemann, Uwe Meierhenrich (heute Uni Nizza) und Jan Hendrik Bredehöft unter Federführung des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung in Göttingen mitentwickelt worden war. Seine Aufgabe: Suche nach organischen Molekülen auf dem Kometen. Erste Ergebnisse der von COSAC gelieferten Daten werden in der SCIENCE-Ausgabe am 31. Juli 2015 im Artikel "Organic compounds on comet 67P/Churyumov-Gerasimenko revealed by COSAC mass spectrometry" veröffentlicht. Die 21 Autoren - maßgeblich daran beteiligt Jan Hendrik Bredehöft und Wolfram Thiemann vom Institut für Angewandte und Physikalische Chemie der Uni Bremen - belegen die Existenz von 16 verschiedenen typisch organischen Molekülen auf Tschuri. "Das Datenmaterial bietet einen klarer Hinweis darauf, dass die gefundenen Moleküle kleinere Fragmente von im Boden enthaltenen Aminosäuren sein dürften", ist sich Professor Wolfram Thiemann sicher. Die Aminosäuren sind entscheidende Bausteine der Proteine oder der Eiweiße, die wiederum Grundbausteine aller Zellen und damit Ursprung allen Lebens sind.

Allerdings reichen vorliegenden Daten noch nicht aus, um lebensstiftende Materie außerhalb der Erde zweifelsfrei nachzuweisen. Deshalb hoffen die Wissenschaftler, dass COSAC weitere Bodenproben auch aus tieferen Schichten entnehmen und dann weitere Informationen über den möglichen Ursprung des Lebens senden wird.

Zur Rosetta-Mission

Vor elf Jahren startete am Weltraumbahnhof der ESA in Kourou (Französisch Guyana) eine ARIANE-Rakete, die den Satelliten ROSETTA auf eine lange Reise zum an die Sonne heranrückenden Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenka beförderte. Planmäßig erreichte Rosetta im Herbst 2014 den angesteuerten Kometen, ging nach Annäherung auf etwa 100 km auf eine etwa kreisförmige Umlaufbahn um den Kometen und setzte am 12. November 2014 die Landeeinheit PHILAE weich auf der Kometenoberfläche ab. Das Interesse der Bremer Wissenschaftler richtet sich besonders auf die Arbeit des COSAC-Instruments. Das wissenschaftlich einmalige Gerät kann nämlich gaschromatographische und massenspektrometrische Untersuchungen von Bodenproben durchführen. Neben organischen Molekülen soll es auch deren Chiralität (Händigkeit) bestimmen. Das wäre ein wichtiger Hinweis auf den außerirdischen Ursprung des Lebens auf der Erde.

In dem SCIENCE-Aufsatz wird über die bisherigen Auswertungsergebnisse berichtet: Es wurden in einer ersten "Schnüffel"-Phase einige vom Massenspektrometer aufgenommene Staubkörnchen analysiert. Sie enthalten nachweislich mindestens 16 verschiedene typisch organische Moleküle. Es handelt sich hierbei - neben dem Hauptmolekül Wasser - um relativ einfache Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff enthaltende Moleküle wie Methan, Kohlenmonoxid, Acetaldehyd, Aceton, Propionaldehyd, Glykolaldehyd und 1,2-Ethylenglykol. Interessanterweise konnten auch chemische Verbindungen wie Blausäure, Methylamin, Acetonitril, Isocyansäure, Formamid, Ethylamin, Methylisocyanat und Acetamid nachgewiesen werden, die zusätzlich das wichtige Element Stickstoff enthalten.

Aber der letzte Nachweis von lebender Materie auf Tschuri steht noch aus. Denn bis zum heutigen Tage hat der Lander PHILAE mangels ausreichender Energieversorgung noch nicht seine wichtigsten ihm aufgetragenen Hausaufgaben erledigt: nämlich nicht nur - wie geschehen - aufgewirbelten Staub zu analysieren, sondern richtige Bodenproben bis zu einer Tiefe von bis zu 20 cm heranzuholen und durch den Gaschromatographen mit angeschlossener massenspektrometrischer Detektion auf Aminosäuren und ähnliche Moleküle zu untersuchen. Damit könnten, so die Hoffnung der Bremer Wissenschaftler, zusätzliche Informationen zur "Chiralität" (der Händigkeit) erworben werden.

Die Hoffnung auf das Erwachen von PHILAE scheint nicht unbegründet. Bis Mitte August nähert sich Tschuri immer mehr der Sonne, so dass die Solarbatterien aufgeladen werden könnten, um die sehnlichst erwarteten analytischen Arbeiten abzuschließen.

Was ist Chiralität?

Die Chiralität beschreibt ein von Biomolekülen her gut bekanntes Phänomen. Man weiß, dass sich Biomoleküle aus Bausteinen zusammensetzen, die einheitlich entweder ausschließlich rechts- oder ausschließlich linkshändig sind. Beispielsweise sind Eiweiße (Proteine) ausschließlich aus L-Aminosäuren aufgebaut, wohingegen deren Spiegelbilder, die D-Aminosäuren, in Eiweißen keine Verwendung finden. Auf ähnliche Weise nutzen sowohl die Kohlenhydrate wie auch die DNA ausschließlich D-Zucker und haben keine Verwendung für etwaig vorkommende L-Zucker-Einheiten. Eine zentrale wissenschaftliche Frage ist nun, wie zu Beginn der biologischen Evolution die rechts-/links-Symmetrie gebrochen werden konnte, um die molekularen Bausteine des Lebens einheitlich entweder in rechts- oder in links-Form generieren zu können. Heute sprechen viele Gründe dafür, dass dieser Symmetriebruch nicht erst auf der frühen Erde, sondern bereits im interstellaren Raum stattfand. In solchem Falle sollten diejenigen Moleküle, die wie Aminosäuren oder Zucker das Phänomen der Händigkeit (griechisch: Chiralität) aufweisen, im Kometenmaterial in rechts- oder links-Form in ungleicher Menge nachgewiesen werden.

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Quelle: Universität Bremen




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