Hayabusa 2 und Ryugu Asteroidenstaub enthält Bausteine des Lebens
Die japanische Raumsonde Hayabusa 2 hat dem Asteroiden Ryugu Material abgetrotzt und zur Erde geschickt. Nun zeigt sich: Der Asteroidenstaub enthält die Bausteine des Lebens auf unserer Erde.
Die japanische Raumsonde Hayabusa 2 hat auf und unter der Oberfläche des Asteroiden Ryugu gekratzt - und dazu gleich zweimal zu einer rabiaten Methode gegriffen: Sie sprengte Krater in die Oberfläche von Ryugu.
5,4 Gramm Staub eines Asteroiden befinden sich in diesem Transportcontainer: Sie wurde auf dem Asteroiden Ryugu von Hayabusa 2 eingesammelt.
Anschließend setzte Hayabusa 2 mit einem kurzen Touch-Down auf Ryugu auf und entnahm die Bodenproben mit einer Art überdimensionalem Staubsaugerrohr, um sie wohlverwahrt in einem kleinen Behälter zurück zur Erde bringen. Im Dezember 2020 lieferte sie ihre kostbare Fracht auf der Erde ab. Die abgeworfene Proben-Kapsel enthielt 5,4 Gramm "schwarze sandartige Partikel" - etwa ein Teelöffel voller Asteroidenkrümel. Das Material stammt aus der Frühzeit des Sonnensystems. Von den Proben erhoffen sich die Wissenschaftler nicht nur mehr über Ryugu und andere Asteroiden zu erfahren. Sie versprechen sich auch Erkenntnisse über den Ursprung des Sonnensystems und das Leben auf der Erde. Die ersten Analysen zeigen: Der Asteroid Ryugu enthält wichtige Bausteine, aus denen das Leben auf unserer Erde besteht.
Steckbrief: Asteroid 162173 Ryugu (1999 JU3)
Umlaufbahn von Asteroid Ryugu (1999 JU3). Hayabusa, die Vorgängerin von Hayabusa 2, hatte den Asteroiden Itokawa besucht.
Pechschwarz ist er, und etwa 4,5 Milliarden Jahre alt. Der Asteroid Ruygu besitzt einen Durchmesser von rund einem Kilometer und ist ein erdnaher Asteroid. Teleskopbeobachtungen von der Erde aus ließen vermuten, dass er möglicherweise Wasser enthält. Wenn das stimmt, wäre es ein Beleg dafür, dass Wasser einst durch Asteroideneinschläge auf unseren Planeten gekommen ist.
Ryugu wurde am 10. Mai 1999 entdeckt und wird auch 1999 JU3 genannt. "Ryugu" heißt der Asteroid erst seit 28. September 2015: Die japanische Raumfahrtbehörde JAXA hatte öffentlich zur Namensfindung aufgerufen. Ein Vorschlag war "Ryugu" - so heißt der Unterwasserpalast eines Drachengottes in japanischen Sagen.
Warum man einen Asteroiden ankratzen wollte
Schaut aus wie ein Meteorit, ist aber der Landesturz der von Hayabusa 2 eingesammelten Probe des Asteroiden Ryugu
Asteroiden wie Ryugu gelten als das ursprünglichste Material, das unser Sonnensystem rund 4,5 Milliarden Jahre nach seiner Entstehung noch zu bieten hat: Denn während Planeten bei und seit ihrer Entstehung einiges mitgemacht haben, blieben Asteroiden als Überbleibsel der spannenden Zeiten größtenteils ungestört. Deshalb sollte ihre Zusammensetzung und Beschaffenheit Aufschlüsse darüber liefern, wie unser Sonnensystem entstanden ist.
Manchmal haben Planetologinnen und Planetologen Glück: Dann fällt nämlich genau so ein interessanter Brocken von ganz alleine auf die Erde, zum Beispiel der berühmte Murchison-Meteorit im Jahr 1969. Allerdings bleibt so ein Zusammenstoß mit unserer Erdatmosphäre nicht ohne Konsequenzen, was die Unberührtheit des Materials betrifft - und aussuchen, was genau wo auf die Erde purzelt, können sich Forschende auch nicht.
Der Asteroid Ryugu enthält die Bausteine des Lebens
Im Fall von Ryugu gab es schon mit Fernerkundungsmethoden Hinweise darauf, dass dieser Asteroid sehr ursprünglich geblieben sein muss. Die von ihm im Rahmen der Hayabusa 2-Mission gesammelten Proben zeigen bereits, dass Ryugu komplexe organische Moleküle sowie Aminosäuren enthält. Sogar einen Baustein des Erbgutträgers RNA haben die Forschenden in den Asteroidenkrümeln nachweisen können: die Nukleobase Uracil. Besonders die Aminosäuren und die Erbgutbausteine ziehen dabei das Interesse der Forschergemeinschaft auf sich, da sie die fundamentalen Bausteine des Lebens sind. Vielleicht, so die Vermutung, könnten die Bausteine unseres irdischen Lebens gar im All entstanden sein - und dann von Asteroiden zur Erde gebracht worden sein? Analysen sollen zudem etwa klären, ob Asteroiden wie Ryugu bei Einschlägen große Mengen Wasser zur Erde gebracht haben. Die genaue Analyse wird allerdings noch Jahre dauern.
Die Bedeutung der Namen "Hayabusa" und "Ryugu"
Ein Fischer erhält im Palast des Drachengottes namens Ryugu-jo eine geheimnisvolle Kiste. Was da wohl drinnen steckt?
Ein Wanderfalke fliegt zu einem Unterwasserpalast und kommt mit einem Kästchen voller geheimnisvoller Dinge zurück. Diese Geschichte erzählen zumindest die japanischen Namen der Mission. Von der Sagenwelt ins Weltall übersetzt ist gemeint: Die Sonde Hayabusa 2 ("Wanderfalke 2") fliegt zum Asteroiden Ryugu (Unterwasserpalast eines Drachengottes), um Materialproben zu nehmen und zur Erde zu bringen.
In einer japanischen Sage gelangt ein Fischer in diesen Palast namens Ryugu-jo: Dort wird ihm von der Prinzessin Otohime eine geheimnisvolle Kiste übergeben, inklusive der Anweisung, sie nach seiner Rückkehr ins Menschenreich nicht zu öffnen. Ganz so wörtlich nimmt die japanische Raumfahrtbehörde JAXA die Sagen natürlich nicht: Denn der Probenbehälter, den Hayabusa 2 zur Erde geschickt hat, ist unter aller Vorsicht geöffnet worden. Schließlich ist die Analyse der rund 5,4 Gramm Asteroidenmaterial das Ziel der Mission. Es ist auch nicht davon auszugehen, dass sich irgendeiner der daran Beteiligten in einen alten Mann verwandelt hat - nicht so wie der neugierige Fischer aus der japanischen Sage.
Über Ryugu hüpfte auch das deutsche Landegerät MASCOT
Viele Etappen der Ryugu-Mission waren spektakulär - auch die Ablieferung der Bodenproben auf der Erde: Wie ein Feuerball raste die kleine Kapsel mit den eingesammelten Proben am 5. Dezember 2020 durch die nächtliche Atmosphäre. Die Raumsonde Hayabusa 2 hatte die Kapsel beim Vorbeiflug an der Erde abgetrennt. In rund zehn Kilometern Höhe über Australien öffnete sich der Fallschirm, an dem die Kapsel sachte zur Erde schwebte. Der Behälter landete wohlbehalten in einer Wüste im Süden Australiens.
Die wertvolle Beute von Ryugu wird nun genau analysiert
Die JAXA stellt Probenmaterial von Ryugu zur Verfügung
Die Proben wurden zunächst grob kuratiert und beschrieben. Ab Mitte 2021 begannen die genaueren mikroskopischen, mineralogischen und geochemischen Analysen. Einen Teil der Proben hat die JAXA bereits der NASA zur Verfügung gestellt: etwa zehn Prozent des gesammelten Materials erhielt die US-Raumfahrtbehörde, nämlich 23 millimetergroße Körnchen sowie vier Behälter mit noch feinerem Material. Ab 2022 sind auch Forscherinnen und Forschern in anderen Ländern Proben zur Verfügung gestellt worden. Auch das DLR plant Untersuchungen.
5,4 Gramm Asteroid werden bis ins kleinste Detail untersucht
Die ersten Erkenntnisse über Ryugu konnten irdische Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler bereits sammeln, bevor Hayabusa 2 die Proben gen Erde schickte: So erkundete unter anderem das deutsche Landegerät MASCOT den Asteroiden und funkte die Daten gen Erde. Die Analyse der Proben hingegen wird Jahre in Anspruch nehmen. Zunächst kommen dabei Methoden zum Einsatz, bei denen das wertvolle Probenmaterial nicht zerstört werden muss.
Was Hayabusa 2 über Ryugu herausgefunden hat
Ein Schutthaufen
Der Asteroid Ryugu ist offenbar extrem trocken. Seine Oberfläche ist so porös, dass die Forscher ihn als "Schutthaufen" bezeichnen, der nur durch seine eigene Gravitation zusammengehalten wird. Seine Dichte entspricht etwa der von Plexiglas - ein Leichtgewicht unter kosmischen Körpern.
Die Auswertung der Bilddaten von MASCOT ergab zwei Arten von Gesteinstypen: dunkle Brocken mit einer krümeligen, blumenkohlartigen Oberfläche und etwas hellere Felsblöcke mit glatten Bruchflächen und scharfen Kanten. Ryugu könnte demnach durch die Kollision zweier Körper aus unterschiedlichem Material entstanden sein. Außerdem zeigen sich in den Felsen Mineral-Einschlüsse. Diese erinnern an eine seltene Klasse von kohlenstoffhaltigen Steinmeteoriten, die sogenannten "CI-Chondriten". Das "C" steht für das englisch "carbonaceous chondrite", also kohliger Chrondrit. Das "I" ist die Typbezeichnung, da es mehrere Arten von Chondriten gibt. Und was ein Chondrit ist? Das ist eine Art von Meteorit, die Einschlüsse von Silikatkügelchen enthält, den Chondren. Dass es sich bei Ryugu um einen derartigen "CI-Chondriten" handelt, belegen auch Untersuchungen auf der Erde. Und das wiederum bestärkt die Forschenden in ihrer Vermutung, dass der Asteroid ursprünglich jenseits der Gasriesen Jupiter und Saturn entstanden ist.
Ryugu ist sehr porös, sehr dunkel und sehr alt
Im Dezember 2021 wurden in zwei Fachartikeln eine erste Analyse der Proben des Asteroiden Ryugu vorgestellt. Die erste Studie lieferte eine Inventur der Bröckchen: So sind die größten Körner rund acht Millimeter groß. Darüber hinaus ist die krümelige Ausbeute poröser als alles aus dem Weltall stammende Material, das Forscherinnen und Forschern bislang untergekommen ist: Die Proben von Ryugu sind lediglich dreißig Prozent dichter als flüssiges Wasser. Ähnlich luftige Asteroiden dürften eine ungeschützte Reise durch die Erdatmosphäre nicht überstehen. Somit ist das Material von Ryugu wirklich einzigartig und völlig unähnlich dem der Meteoriten, die auf der Erde landeten.
In der zweiten Studie steckte ein Forscherteam seine Ryugu-Probe unter ein spezielles Mikroskop und fand heraus, dass das Material ein wenig unserem irdischen Ton ähnelt: Es wird von Wassermolekülen zusammengehalten. Auch Karbonate konnten sie nachweisen. Insgesamt stellen sie eine Vielfalt von Materialien fest. Eine genauere Analyse steht aber noch aus.
Bausteine des Lebens
In Proben des Asteroiden Ryugu wurden mehr als 20 Arten von Aminosäuren nachgewiesen, die fundamentale Bausteine des Lebens sind. Darüber hinaus konnten Forschende im März 2023 zeigen: Die Proben enthalten winzige Mengen an Uracil. Uracil ist eines der vier Moleküle, aus dem der Erbgutträger RNA (Ribonukleinsäure) besteht. Während in unseren Körpern die RNA heutzutage dafür sorgt, dass der genetische Bauplan unserer DNA in die Herstellung von Proteinen übersetzt wird, gibt es Theorien zum Ursprung des irdischen Lebens, laut denen die allerersten Lebewesen anstatt der DNA nur die RNA als Informationsspeicher und Träger der Erbinformation verwendeten.
Diese Funde stützen die Hypothese, dass die schnelle Entstehung des Lebens auf der Erde durch einen Zustrom von Lebensbausteinen aus dem All angeschoben wurde. Seit langem ist bekannt, dass viele organische Stoffe im Weltall entstehen können. Aminosäuren und Zucker-Moleküle wurden etwa in Gaswolken und in zur Erde gefallenen Meteoriten nachgewiesen. Auch ein Molekül wie Uracil könnte im All aus einfacheren Bausteinen entstanden sein.
Seit 2014 läuft die Mission von Hayabusa 2
Hayabusa 2 war im Auftrag der japanischen Raumfahrtagentur JAXA am 3. Dezember 2014 von Japan aus ins All gestartet. Nach einer fast vierjährigen Reise erreichte die Sonde am 27. Juni 2018 nach rund drei Milliarden Kilometern Reise ihr erstes Ziel, den Asteroiden Ryugu. Dieser war zu dem Zeitpunkt etwa 285 Millionen Kilometer von uns entfernt. Im Jahr 2019 erfolgte die Probenentnahme, und Ende 2020 landeten die Proben wohlbehalten auf der Erde.
Hayabusa 2 ist schon auf dem Weg zum nächsten Asteroiden
Auf der Reise kann Hayabusa 2 das Zodiakallicht fotografieren: So können Forscher mehr über interplanetaren Staub erfahren.
Die Ryugu-Expedition von Hayabusa 2 dauerte sechs Jahre. Nach dem Abwurf der Proben auf die Erde im Dezember 2020 setzte sie ihre Mission fort: Die Sonde der japanischen Raumfahrtagentur ist nun unterwegs zum erdnahen Asteroiden "1998KY26". Im Gegensatz zu Ryugu ist dieser Asteroid winzig: 1998KY26 bringt es auf lediglich rund 30 Meter Durchmesser. Hayabusa 2 soll im Juli 2031 bei diesem Mikro-Asteroiden ankommen.
Ein Blick in unsere Vergangenheit und Zukunft mit Asteroiden
NASA-Mission Osiris Rex
Auch die NASA hat eine Mission zu einem Asteroiden gestartet, um ihn zu erforschen und Proben zu entnehmen: Osiris Rex. Die Sonde soll 2023 zur Erde zurückkommen. Dann wollen NASA und JAXA Proben austauschen und vergleichen.
Asteroiden gelten als Überreste aus der Frühzeit unseres Sonnensystems. Daher sind Forscher sehr daran interessiert zu erfahren, woraus diese bestehen. Dies ermöglicht den Blick zurück in die kosmische Vergangenheit und die Entstehung der Erde, der Ozeane und des Lebens. Asteroiden sind auch für den Asteroidenbergbau (Space Mining) interessant, denn sie bieten Rohstoffe, die auf der Erde selten sind. Gleichzeitig stellen besonders die erdnahen Objekte, zu denen auch Ryugu gehört, eine potentielle Bedrohung für die Menschheit dar. Auch wenn er selbst der Erde nie gefährlich werden wird, wäre es für zukünftige Abwehrmissionen hilfreich, wenn Forscher mehr über Asteroiden wie Ryugu erfahren.
Sendungen:
- "Kurz erklärt - Asteroiden": radioWelt, 30.06.2023, 6:05 Uhr
- "Asteroidenstaub - Vom Anfang des Lebens auf der Erde": IQ - Wissenschaft und Forschung, Bayern 2, 18.04.2023, 18:05 Uhr
- "Asteroiden - die unterschätzte Gefahr": Planet Wissen, ARD alpha, 11.02.2023, 13.00 Uhr
- "Asteroiden - Bomben aus dem All?": alpha centauri, ARD alpha, 17.11.2022, 02:25 Uhr
- "Asteroiden - Boten des Urknalls": IQ - Wissenschaft und Forschung, Bayern 2, 20.10.2022, 18:05 Uhr