Arrokoth - das am weitesten entfernte Objekt, das jemals von einer Raumsonde beobachtet wurde - offenbart heute eine komplexe Oberflächenchemie, die aus der Wechselwirkung zwischen kosmischer Strahlung und Materie resultiert und zur Bildung von Zuckern führt, die für die Bausteine des Lebens wesentlich sind. Dies legt eine Studie nahe, die in PNAS veröffentlicht und von Chemikern des CNRS in Zusammenarbeit mit amerikanischen Wissenschaftlern durchgeführt wurde.
Durch Beschuss von gefrorenen Methanolproben mit simulierten kosmischen Strahlen lässt sich die ungewöhnliche Farbe von Arrokoth reproduzieren und dabei Zucker, insbesondere Ribose und Glukose, identifizieren.
© Cornelia Meinert
Im Jahr 2019 überflog die Raumsonde New Horizons* ein seltsames Objekt am Rande unseres Sonnensystems: eine unscharfe Form, die einem rötlich gefärbten Schneemann ähnelte. Arrokoth stellte sich als faszinierender Himmelskörper heraus, der sich in der Region des Sonnensystems jenseits der Neptunbahn befindet, bekannt als Kuiper-Gürtel. Bewahrt vor den Tumulten und häufigen Kollisionen, die die sonnennäheren Zonen betreffen, hat diese kalte und stille Welt viel über die Entstehung des Sonnensystems vor 4,6 Milliarden Jahren zu lehren.
Sobald die wertvollen Beobachtungen der Raumsonde New Horizons zur Erde zurückgebracht wurden, analysierten zahlreiche Wissenschaftler weltweit diese Daten, um das Alter, die Zusammensetzung und den Bildungsprozess des ursprünglichsten Objekts, das jemals von einer Raumsonde besucht wurde, zu bestimmen.
Arrokoth entstand vor mehr als 4 Milliarden Jahren durch die kollisionlose Vereinigung zweier Körper, die in den ersten Jahren des Sonnensystems aus der kosmischen Staubwolke entstanden. Seine Oberfläche zeigt eine komplexe Chemie, die frei von Wasser, aber reich an gefrorenem Methanol ist. Was die rötliche Färbung dieses mysteriösen Himmelskörpers betrifft, so sind die Wissenschaftler noch unschlüssig. Könnte sie das Ergebnis einer besonderen Wechselwirkung zwischen Licht und Materie in dieser Eiswelt sein?
Genau das legt eine kürzlich in den Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlichte Studie nahe. Ein Team des Chemischen Instituts von Nizza (CNRS/Université Côte d'Azur) hat in Zusammenarbeit mit amerikanischen Forschern der Universität von Hawaii und dem South West Research Institute die Auswirkungen galaktischer kosmischer Strahlen auf Methanol-Eis unter den Temperatur- und Druckbedingungen simuliert, die Arrokoth in den Tiefen des Weltraums erlebt.
Die Ergebnisse sind überraschend: Die Methanol-Eisproben, die der kosmischen Strahlung ausgesetzt waren, reproduzieren die charakteristische Farbe von Arrokoth. Doch die Entdeckungen hören hier nicht auf! Die Analyse der unter Bestrahlung gebildeten organischen Verbindungen zeigt einen wahren Schatz an Molekülen, darunter die Bildung von Zuckern wie Ribose und Glukose – Moleküle, die für die Bausteine des Lebens wesentlich sind. Aromatische Kohlenwasserstoffe wiederum sollen die Ursache für die ultraroten Farbschattierungen auf Arrokoths Oberfläche sein.
Diese Entdeckungen haben tiefgreifende Implikationen für das Verständnis der Entwicklung des frühen Sonnensystems und der Frage nach möglichem Leben außerhalb der Erde. Arrokoth, als unberührtes Relikt der Vergangenheit, bietet ein einzigartiges Fenster in die Prozesse, die die Bildung himmlischer Körper bestimmt haben.
Die Entschlüsselung seiner chemischen Zusammensetzung liefert neue Erkenntnisse über die komplexe Wechselwirkung zwischen Chemie und Strahlung während der kosmischen Prozesse, die die Evolution planetarer Oberflächen bestimmen. Ein neuer Schritt auf unsere Reise durch das Universum, bei der wir die Wunder unserer himmlischen Nachbarschaft und darüber hinaus erkunden.
Hinweis:
*New Horizons ist eine Raumsonde der amerikanischen Weltraumbehörde NASA, die 2006 gestartet wurde und deren Hauptziel es war, den Zwergplaneten Pluto und seine Satelliten zu untersuchen. Neben diesen Beobachtungen, die unser Wissen über Pluto seitdem radikal verändert haben, flog sie 2019 in einer Entfernung von 3500 km an Arrokoth vorbei.
Verfasser: AVR
Referenz:
Ionizing radiation exposure on Arrokoth shapes a sugar world
Chaojiang Zhanga, Vanessa Leyva, Jia Wanga, Andrew M. Turnera, Mason Mcanally, Ashanie Herath, Cornelia Meinert, Leslie A. Young & Ralf I. Kaiser.
PNAS 2024
DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.2320215121