Ein winziger Teil der Probe des Asteroiden Bennu, die von der OSIRIS-REx-Mission der NASA zurückgebracht wurde, dargestellt in Mikroskopbildern. Die obere linke Scheibe zeigt ein dunkles Bennu-Partikel, etwa einen Millimeter lang, mit einer äußeren Kruste aus hellem Phosphat (Bildnachweis: Lauretta & Connolly et al. (2024))
Am 24. September 2023 setzte die NASA-Raumsonde OSIRIS-REx eine Kapsel zur Erde ab, die ursprüngliches kohlenstoffhaltiges Regolith vom erdnahen Asteroiden Bennu enthielt. Diese Proben wurden gewonnen, nachdem die Sonde eine beeindruckende, siebenjährige Reise durch das Sonnensystem und zurück unternommen hatte.
Seit dem Eintreffen dieser Gesteinsbrocken (um genau zu sein, etwa 120 Gramm) haben die Wissenschaftler mit Spannung auf eine Analyse der Proben gewartet, die uns Aufschluss über die Moleküle im Inneren von Bennu geben kann. Sie hoffen, Hinweise auf die Geschichte unseres Sonnensystems zu finden, da Bennu bereits vorhanden war, als sich unsere kosmische Nachbarschaft zusammensetzte, und auf präbiotische Moleküle, die Aufschluss über den Ursprung des Lebens auf der Erde geben könnten. Möglicherweise, so spekulierten viele Experten, könnten diese Proben die Keime anderer essenzieller Bestandteile wie Wasser enthalten, die zur Bewohnbarkeit der Erde beigetragen haben könnten, wenn sie auch auf unserem Planeten gelandet wären.
„Die Probe, die wir zurückgebracht haben, ist das größte Reservoir an unverändertem Asteroidenmaterial, das es derzeit auf der Erde gibt“, sagte Dante Lauretta, Mitautor der Studie und leitender Forscher für OSIRIS-REx an der University of Arizona, Tucson, in einer Erklärung.
Während erste Studien tatsächlich darauf hinwiesen, dass die OSIRIS-REx-Proben Anzeichen von Kohlenstoff und Wasser enthielten, ist die jüngste und unerwartete Entdeckung von Magnesium-Natrium-Phosphat durch das Team vielleicht noch bemerkenswerter. Dabei handelt es sich um eine ionische Verbindung, die aus dem Magnesiumkation (Mg2+) und dem Phosphatanion (PO43-) besteht.
Auf der Erde kommt Magnesium-Natrium-Phosphat in bestimmten Mineralien und geologischen Formationen sowie in lebenden Organismen vor, wo es in verschiedenen biochemischen Prozessen vorkommt und ein Bestandteil von Knochen und Zähnen ist. Laut einer NASA-Pressemitteilung hat sein Vorhandensein auf Bennu das Forschungsteam jedoch überrascht, da es in den Fernerkundungsdaten der OSIRIS-REx-Sonde vor der Probenentnahme nicht zu sehen war. Das Team sagt, sein Vorhandensein „deutet darauf hin, dass der Asteroid sich von einer längst vergangenen, winzigen, primitiven Ozeanwelt abgespalten haben könnte“.
„Das Vorhandensein und der Zustand von Phosphaten, zusammen mit anderen Elementen und Verbindungen auf Bennu, deuten auf eine wässrige Vergangenheit des Asteroiden hin“, sagte Lauretta. „Bennu könnte möglicherweise einmal Teil einer feuchteren Welt gewesen sein. Allerdings muss diese Hypothese noch weiter untersucht werden.“
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Die Raumsonde OSIRIS-REx hat am 20. Oktober 2020 mit ihrem Touch-and-Go Sample Acquisition Mechanism (TAGSAM), der aus einem speziellen Probenahmekopf an einem Gelenkarm besteht, eine Probe des Regoliths von Bennu gewonnen. Bennu ist ein kleiner Asteroid vom Typ B, bei dem es sich um relativ seltene kohlenstoffhaltige Asteroiden handelt. „Bennu wurde unter anderem deshalb als Missionsziel ausgewählt, weil teleskopische Beobachtungen auf eine primitive, kohlenstoffhaltige Zusammensetzung und wasserhaltige Mineralien hinwiesen“, so das Team in seinem Papier.
Die linke obere Scheibe zeigt ein dunkles Bennu-Teilchen, etwa einen Millimeter lang, mit einer äußeren Kruste aus hellem Phosphat. Die anderen drei Tafeln zeigen schrittweise vergrößerte Ansichten eines Fragments des Partikels, das sich entlang einer hellen, phosphathaltigen Ader abgespalten hat, aufgenommen mit einem Rasterelektronenmikroskop. (Bildnachweis: Lauretta & Connolly et al. (2024))
Die Probe wurde an einer Stelle namens Nightingale gesammelt, die sich im Hokioi-Krater befindet, einer Einschlagstelle in der nördlichen Hemisphäre von Bennu mit einem Durchmesser von etwa 20 Metern.
Weitere Analysen der Proben ergaben, dass die vorherrschende Komponente der Regolithprobe magnesiumhaltige Schichtsilikate sind, vor allem Serpentin und Smektit – Gesteinsarten, die typischerweise an mittelozeanischen Rücken auf der Erde vorkommen. Ein Vergleich dieser Serpentinite mit ihren irdischen Gegenstücken liefert mögliche Erkenntnisse über die geologische Vergangenheit von Bennu. „Sie bieten Hinweise auf die wässrige Umgebung, in der sie entstanden sind“, schreibt das Team.
Artist’s conception of NASA’s OSIRIS-REx spacecraft collecting a sample from the asteroid Bennu. (Bildnachweis: NASA/Goddard/Universität von Arizona)
Die Oberfläche des Asteroiden Bennu wurde zwar im Laufe der Zeit durch Wasser verändert, weist aber immer noch einige der alten Merkmale auf, von denen Wissenschaftler annehmen, dass sie in der Frühzeit des Sonnensystems vorhanden waren. Das Oberflächenmaterial von Bennu enthält immer noch einige ursprüngliche Merkmale der Gas- und Staubwolke, aus der sich die Planeten unseres Sonnensystems gebildet haben – die so genannte protoplanetare Scheibe.
Die Studie des Teams bestätigte auch, dass der Asteroid reich an Kohlenstoff, Stickstoff und einigen organischen Verbindungen ist – allesamt, neben dem Magnesiumphosphat, wesentliche Bestandteile für das Leben, wie wir es auf der Erde kennen.
„Diese Ergebnisse unterstreichen, wie wichtig es ist, Material von Asteroiden wie Bennu zu sammeln und zu untersuchen – insbesondere Material mit geringer Dichte, das normalerweise beim Eintritt in die Erdatmosphäre verglühen würde“, so Lauretta. „Dieses Material ist der Schlüssel zur Entschlüsselung der komplizierten Prozesse bei der Entstehung des Sonnensystems und der präbiotischen Chemie, die zur Entstehung von Leben auf der Erde beigetragen haben könnte.“
Zusätzlich zu den wichtigen wissenschaftlichen Entdeckungen, die während dieser Mission gemacht wurden, unterstreicht sie die Bedeutung der Probenrückgabe bei der Entschlüsselung der geologischen und geochemischen Feinheiten von Asteroiden wie Bennu und deren Auswirkungen auf die Entstehung und Entwicklung des Sonnensystems.
„Die Daten, die wir hier präsentiert haben, sind nur die Spitze des Eisbergs: Es gibt wahrscheinlich mehr über die Probe, was wir nicht wissen, als wir wissen“, schlussfolgern die Wissenschaftler.
