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Zurückgekehrte Asteroidenproben könnten Geheimnisse des Kosmos offenbaren

Proben, die von der Hayabusa2-Mission der Japanischen Weltraumagentur (JAXA) auf dem Asteroiden Ryugu entnommen wurden, sind zur Erde zurückgekehrt. Wissenschaftler des Schweizerischen Nationalen Forschungsschwerpunkts PlanetS erhoffen sich von ihrer Untersuchung mehr über unser eigenes und andere Sternensysteme zu erfahren und vielleicht Hinweise auf den Ursprung des Lebens auf der Erde zu finden.

Wären da nicht die grünen Sträucher und vereinzelten trockenen Bäume, könnte man sie für die rote Oberfläche des Mars halten. Obwohl es ausserirdisch aussieht, die Wiedereintrittskapsel der Raumsonde Hayabusa2 ist auf dem Woomera-Testgelände im australischen Outback gelandet. Sie war wenige Stunden vor dem Vorbeiflug an der Erde abgeworfen worden, nachdem sie fast sechs Jahre nach ihrem Start eine Gesamtstrecke von 5,24 Milliarden Kilometern zurückgelegt hatte.

Die Wiedereintrittskapsel und ihr Fallschirm im australischen Outback. Bild: JAXA

Am 6. Dezember wurden die Kapsel und ihre wertvolle Fracht von den örtlichen Behörden und der Japanischen Weltraumagentur (JAXA) geborgen und zur Analyse nach Japan geschickt.

Der schwarze Sand von Ryugu
Am 16. Dezember informierte der Projektleiter Yuichi Tsuda, dass die Probeentnahme von Ryugu tatsächlich erfolgreich war und die Kapsel über fünf Gramm schwarzen Sand des Asteroiden enthielt. Die Raumsonde sammelte die Proben im Februar und Juli 2019, sowohl von der Oberfläche als auch vom Untergrund, der durch einen künstlichen Einschlag, der einen 10 Meter breiten Krater erzeugte, freigelegt wurde.

Über 5 Gramm schwarzer Sand, gesammelt vom Asteroiden Ryugu. Bild: JAXA

Tsuda vermeldete, dass “das asteroide extraterrestrische Material, von dem wir geträumt haben, jetzt in unseren Händen ist”.

Ein Fenster zur kosmischen Vergangenheit und mehr
Ryugu ist ein erdnaher Asteroid, der sich zurzeit etwa 9 Millionen Kilometer von der Erde entfernt befindet. Er ist ein sogenannter C-Typ-Asteroid und als solcher wird angenommen, dass er seit seiner Entstehung, vor Milliarden von Jahren, nahezu unverändert ist. Bei seiner Entstehung dürfte der Asteroid präsolares Material eingelagert haben – Gas und Staub, aus denen auch die Sonne und unser Planet entstanden sind. Doch anders als auf der Erde, wo geologische Prozesse das Material ständig verändert haben, ist es auf Ryugu weitgehend konserviert worden. “Das macht ihn zu einer grossartigen Quelle für Informationen über die Bedingungen des frühen Sonnensystems”, erklärt Martin Jutzi, Forscher am Institut für Weltraum- und Planetenwissenschaft der Universität Bern und Mitglied des NFS PlanetS.

Das Massenspektrometer “Tom Dooley”. Bild: H. Busemann (ETH Zürich)

Um an die Informationen heranzukommen, sind spezielle Instrumente erforderlich. Eines der weltweit präzisesten solchen Instrumente ist das Massenspektrometer “Tom Dooley” der ETH Zürich. Es wurde speziell für die Messung kleinster Gasmengen entwickelt und wurde bereits bei der Untersuchung der Asteroidenproben der ursprünglichen Hayabusa-Mission eingesetzt, bei der ein anderer Asteroid beprobt wurde. “Damals haben wir mit Tom Dooley bestimmt, wie lange das Material kosmischer Strahlung ausgesetzt war, und lernten daraus etwas über die Oberflächenaktivität des Asteroiden”, erinnert sich Henner Busemann, Wissenschaftler am Departement Erdwissenschaften und Mitglied des NFS PlanetS. Er und seine Mitarbeiterinnen sind wieder Teil des internationalen Wissenschaftsteams, das voraussichtlich Gasproben und möglicherweise auch etwas von dem festen Material untersuchen wird.

Säurebehandlung mit denen Ryugu-Proben auf ihre Isotope untersucht werden könnten. Bild: Matthias Friebel

Auch Teil des Wissenschaftsteams ist Maria Schönbächler, Professorin am Institut für Geochemie und Petrologie an der ETH Zürich und ebenfalls PlanetS-Mitglied. Sie ist Spezialistin für hochpräzise Isotopenanalysen (Isotope sind Atome mit unterschiedlichen Massen) und könnte damit untersuchen ob es sich beim Material des Asteroiden Ryugu um etwas völlig Neues handelt oder ob bereits in der Vergangenheit ähnliche Körper auf der Erde eingeschlagen sind. «Dazu müssen einzelne Elemente der Probe durch eine Säurebehandlung abgetrennt werden», so die Forscherin. Allerdings würde sie einige Milligramm Material benötigen, um die Analysen durchzuführen. Noch ist nicht klar, ob dies zur Verfügung stehen wird.

 

Neben Informationen über das Sonnensystem, könnten die Proben auch Hinweise auf den Ursprung von Wasser, organischen Molekülen und damit auf die Geschichte des Lebens auf der Erde enthalten, da ähnliche Asteroiden in ihrer frühen Geschichte auf der Erde eingeschlagen haben könnten. Martin Jutzi, der Ryugu seit Jahren studiert, hofft, mehr darüber zu erfahren, indem er die Ergebnisse der Analysen mit seinen Computersimulationen über die Entstehung und Entwicklung kleiner kosmischer Körper sowie mit früheren Oberflächenbildern des Asteroiden vergleicht. “Die Untersuchung der zurückgekehrten Sonde wird wahrscheinlich zu bedeutenden wissenschaftlichen Erkenntnissen führen”, so Martin Jutzi abschliessend.

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