Zucker aus dem All: Bennus Rezept für das Leben

„Das verändert alles“, sagen Wissenschaftler: Was in der Probe gefunden wurde

Analysen von Bennu-Fragmenten haben eine reiche Chemie offenbart. Teams berichten von einfachen und komplexen organischen Molekülen, 14 der 20 Aminosäuren, die in terrestrischen Proteinen vorkommen, allen fünf Nukleobasen, die in DNA und RNA auftreten, ammoniumhaltigen Verbindungen und Salzen, die darauf hindeuten, dass einst urzeitliche salzhaltige Fluide durch das Gestein flossen. Die neue Bekanntmachung fügt Ribose und Glukose zu dieser Liste hinzu und identifiziert eine Reihe von Evaporitmineralen – natriumreiche Karbonate, Sulfate, Chloride und Phosphate –, die auf Episoden mit flüssigem Wasser und anschließender Austrocknung hinweisen.

In praktischer Hinsicht beschreiben Wissenschaftler Bennu als eine Zeitkapsel. Das Gestein entstand vor mehr als 4,5 Milliarden Jahren und bewahrt sowohl organische Stoffe als auch die Mineralogie auf eine Weise, wie es Meteoriten, die auf die Erde fallen, nicht können, da diese Meteoriten beim Eintritt in die Atmosphäre und nach der Landung oft kontaminiert oder verändert werden. Die kontrollierte Probenrückführung von OSIRIS-REx und die sorgfältige Kuratierung unter Stickstoff haben es Forschenden ermöglicht, empfindliche Salze und flüchtige organische Stoffe nachzuweisen, die andernfalls verloren gegangen wären.

Labordetektivarbeit: Wie Wissenschaftler Asteroidenproben testen

Die Untersuchung von Asteroidenmaterial kombiniert akribische Kuratierung mit einer Vielzahl komplementärer Instrumente. Die Proben werden in Reinräumen entsiegelt, die eine Kontamination durch die Erde ausschließen, und in Stickstoffboxen aufbewahrt. Wissenschaftler untersuchen einzelne Körner mittels CT-Scanning, um die interne Struktur abzubilden, Elektronenmikroskopie, um Mineraltexturen aufzulösen, Röntgenbeugung, um kristalline Phasen zu identifizieren, und Massenspektrometrie – einschließlich hochauflösender Gas- und Flüssigkeitschromatographie gekoppelt mit Massenanalysatoren –, um organische Moleküle und Zucker eindeutig zu identifizieren.

Isotopenmessungen und radiogene Systeme, wie Lutetium-Hafnium oder andere Isotopen-Uhren, die bei verwandten Proben verwendet werden, geben den Forschenden Aufschluss über den Zeitpunkt von Veränderungen und die Quellen der Elemente. Teams führen zudem kontrollierte Experimente durch, um zu prüfen, ob gefundene Moleküle terrestrische Kontaminationen sein könnten; wenn Aminosäuren, Ribose oder Glukose gefunden wurden, werden deren Isotopenverhältnisse (Verhältnisse von schweren zu leichten Isotopen von Kohlenstoff, Wasserstoff und Stickstoff) untersucht, um einen extraterrestrischen Ursprung zu bewerten.

Da einige Minerale sehr leicht löslich sind, betonen frühere Studien, dass diese fragilen Salze nur sichtbar waren, weil die Proben nie der Umgebungsfeuchtigkeit ausgesetzt waren. Diese lückenlose Überwachungskette ist der Grund, warum Wissenschaftler nun Evaporitminerale sehen können, die auf urzeitliche, lokalisierte Sole-Einschlüsse im Inneren des Mutterkörpers von Bennu hindeuten.

„Das verändert alles“, sagen Wissenschaftler: Was dies für den Ursprung des Lebens bedeutet

Der Fund von Ribose, Glukose, Nukleobasen, Phosphaten und einer Reihe von Aminosäuren in einem einzigen Asteroiden verschiebt die Diskussion darüber, wie die Erde die Rohstoffe für das Leben erhielt. Es stärkt die These, dass Asteroiden und Kometen als Lieferfahrzeuge für ein präbiotisches Inventar fungierten – ein biochemischer Werkzeugkasten, der während der Phase des schweren Bombardements auf einer jungen, gebeutelten Erde eintraf und sich mit der entstehenden planetaren Chemie vermischte.

Dennoch mahnen Experten zur Vorsicht bei dem Sprung von der Chemie zur Biologie. In den Bennu-Proben wurden keine lebenden Organismen gefunden, und das Vorhandensein von Zutaten ist nicht gleichbedeutend mit der Ausführung eines Rezepts. Mehrere Forscher charakterisieren Bennu eher als eine Speisekammer voller Komponenten denn als eine Küche, in der ein Kuchen gebacken wurde: Die richtigen Verbindungen mögen vorhanden sein, aber die genaue Abfolge physikalischer und chemischer Schritte, die selbsterhaltendes Leben hervorbringen, unterliegt weiterhin zusätzlichen Einschränkungen.

Die Entdeckung definiert jedoch neu, wie Wissenschaftler über die Verfügbarkeit und Vielfalt präbiotischer Moleküle im frühen Sonnensystem denken. Wenn salzhaltige Mikroumgebungen im Inneren primitiver Asteroiden Salze, Phosphate und organische Stoffe konzentrieren konnten, wären sie vielversprechende Inkubatoren für komplexe Chemie gewesen, lange bevor sich die Erde zu bewohnbaren Bedingungen stabilisierte.

Wie dies mit anderen Probenrückführungen zusammenhängt

Diese Bennu-Ergebnisse decken sich mit Erkenntnissen aus Japans Hayabusa2-Proben vom Asteroiden Ryugu, die Hinweise darauf lieferten, dass einst flüssiges Wasser durch dieses Gestein floss und Isotopensignaturen hinterließ, die auf späte Flüssigkeitsbewegungen hindeuten. Zusammen zeigen Bennu und Ryugu, dass die Wasser-Gestein-Chemie und die organische Synthese nicht auf ein einzelnes Objekt beschränkt waren: Mehrere primitive Körper bewahrten feuchte Veränderungen und komplexe organische Stoffe, obwohl jeder einzelne unterschiedliche thermische Geschichten und Expositionsalter an seinen Oberflächen aufweist.

Implikationen für die Panspermie und Grenzen der Behauptung

Fragen zur Panspermie – der Idee, dass das Leben oder seine Bausteine zwischen Welten transportiert werden – werden aktueller, wenn ein einzelner Asteroid einen so breiten Satz an präbiotischen Verbindungen trägt. Die Bennu-Ergebnisse machen es plausibel, dass die Erde eine chemisch reiche Fracht aus dem Weltraum erhielt. Sie werfen auch die Möglichkeit auf, dass andere Welten ähnliche Lieferungen erhielten, was die Wahrscheinlichkeitsschätzungen für die Entstehung von Leben in anderen Planetensystemen beeinflusst.

Doch selbst mit einer Speisekammer voller Moleküle ist der Sprung zu einer selbstreplizierenden Chemie, die Leben hervorbringt, nicht trivial. Laborexperimente zeigen, dass viele Reaktionen, die biologische Polymere erzeugen, spezifische Energiezufuhren, Katalysatoren und Umgebungen erfordern. Bennus Chemie deutet auf vielversprechende Orte hin – salzige, ammoniakreiche Mikropools –, an denen solche Reaktionen ablaufen könnten, aber sie beweist nicht, dass sie auf diesem Asteroiden tatsächlich zum Leben führten.

Warum Wissenschaftler Proben für die Zukunft zurückhalten

Bisher wurde nur ein Bruchteil des Bennu-Materials analysiert. Die Teams halten bewusst Teile der Sammlung für zukünftige Wissenschaftler und Methoden zurück, die heute noch gar nicht existieren. Dieser verantwortungsvolle Umgang spiegelt das Bewusstsein wider, dass sich die Analysetechnik rasant verbessert; Isotopen-, Molekular- und Bildgebungstechniken, die in einem Jahrzehnt verfügbar sein werden, könnten Fragen beantworten, die mit der heutigen Instrumentierung nicht gelöst werden können.

Was gewöhnliche Leser mitnehmen sollten

Die Schlagzeile ist bedeutend: Ein extraterrestrisches Gestein enthält viele der Moleküle, die das Leben auf der Erde nutzt, einschließlich des Zuckergerüsts der RNA. Das stärkt Modelle, nach denen Asteroiden eine wesentliche präbiotische Chemie zur frühen Erde beigetragen haben, und deutet darauf hin, dass die Zutaten für das Leben im Sonnensystem weit verbreitet sind. Es bedeutet jedoch nicht, dass das Leben im Weltraum entstanden ist oder dass wir außerirdische Organismen entdeckt haben. Vielmehr präzisieren die Proben von Bennu die Rohstoffe und Umgebungen, die während der prägenden Jahre des Sonnensystems verfügbar waren, und geben Laborwissenschaftlern neues, unkontaminiertes Material, um zu testen, wie die Chemie den Schritt in Richtung Biologie vollziehen könnte.

Die Entdeckung hat unmittelbare Konsequenzen dafür, wo wir als Nächstes suchen: Missionen zu Kometen, weitere Probenrückführungen von verschiedenen Asteroiden und die fortgesetzte Analyse von Ryugu- und Bennu-Material werden die Modelle der planetaren chemischen Evolution schärfen. Vorerst hat der Asteroid eine klarere Antwort auf die Frage gegeben: „Welche lebensnotwendigen Zutaten wurden in der Asteroidenprobe gefunden?“ – und diese Antwort ist ein reiches und unerwartet vollständiges Inventar.

Quellen

• Nature (Forschungsarbeiten zu den Analysen des Asteroiden Bennu)
• NASA (OSIRIS-REx Mission und Probenkuratierung)
• Tohoku University (Pressematerialien und Aussagen der Hauptuntersucher)
• Smithsonian Institution (Kommentare zur Probenanalyse und Kuratierung)
• Natural History Museum, London (Kuratierung und Laborstudien)