Ein Bild des Zwergplaneten Ceres, aufgenommen von der Dawn-Mission der NASA (Bildnachweis: NASA)
Mithilfe einer künstlichen Intelligenz, die die von der NASA-Raumsonde Dawn gesammelten Daten durchforstet, haben Wissenschaftler den Zwergplaneten Ceres detailliert gescannt, um Regionen zu kartieren, die reich an organischen Molekülen sind, um festzustellen, ob diese „Bausteine des Lebens“ aus dem Inneren des Planeten stammen oder von externen Quellen geliefert wurden.
Ceres blickt auf eine faszinierende Geschichte zurück. Er befindet sich im Asteroidengürtel zwischen Jupiter und Mars und wurde früher als Asteroid eingestuft. Aufgrund seiner Größe (Ceres macht 25 % der Gesamtmasse des Asteroidengürtels aus) und seiner besonderen Eigenschaften unterscheidet er sich jedoch von seinen felsigen Nachbarn, so dass er 2006 von den Wissenschaftlern als Zwergplanet neu eingestuft wurde. Ceres ist eine kryovulkanische Welt, auf der Eis und andere flüchtige Stoffe durch vulkanische Aktivität anstelle von geschmolzenem Gestein ausgestoßen werden.
Aufgrund dieser vulkanischen Aktivität gingen Wissenschaftler bisher davon aus, dass die organischen Moleküle auf dem Zwergplaneten aus dem Inneren des Zwergplaneten erzeugt und transportiert wurden, doch die neue KI-gestützte Studie legt eine andere Erklärung nahe. „Natürlich war die erste Annahme, dass Ceres‘ einzigartiger Kryovulkanismus das organische Material aus dem Inneren des Körpers an die Oberfläche transportiert hat“, so Andreas Nathues vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) in Deutschland in einer Erklärung. „Aber unsere Ergebnisse zeigen das Gegenteil.“
Ceres wurde von der NASA-Mission Dawn erforscht, die im März 2015 dort eintraf und den Zwergplaneten etwa dreieinhalb Jahre lang umkreiste. Während dieser Zeit haben die wissenschaftliche Kamera und das Spektrometer an Bord der Sonde die gesamte Oberfläche des Planeten kartiert.
Damals identifizierten die Wissenschaftler mögliche Flecken mit organischem Material, indem sie beobachteten, dass die Lichtmenge, die von bestimmten Bereichen der Ceres-Oberfläche reflektiert wurde, bei längeren Wellenlängen höher war. Organische Materialien, insbesondere solche mit komplexen Molekülen wie Kohlenwasserstoffe, reflektieren aufgrund ihrer Molekularstruktur, die die Absorption und Streuung des Lichts beeinflusst, oft mehr Licht mit längeren Wellenlängen.
Auf der Grundlage ihrer ersten Analyse glaubten die Forscher, dass die von ihnen identifizierten Ablagerungen organische Verbindungen mit einer kettenartigen Struktur, so genannte aliphatische Kohlenwasserstoffe, enthalten könnten. Ihre Fernerkundungsdaten konnten die genaue Art der Moleküle jedoch nicht mit Gewissheit bestimmen.
Dieser Blick auf den Zwergplaneten Ceres zeigt den Berg und wahrscheinlichen Eisvulkan Ahuna Mons am rechten Rand und die hellen Flecken des Occator-Kraters unten links. Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass die Oberfläche von Ceres einst von mehreren Eisvulkanen übersät war. (Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA)
Mit Hilfe von KI haben Wissenschaftler nun die gesamte Oberfläche des Zwergplaneten Ceres neu analysiert. Während frühere Studien organische Verbindungen in bestimmten Regionen identifizierten, ermöglichte die KI eine systematische Untersuchung des gesamten Datensatzes der Dawn-Mission und enthüllte Muster, die zuvor übersehen worden waren.
Durch den Abgleich von Spektraldaten mit geologischen Merkmalen konnte das Team mit Hilfe von KI bestätigen, dass organische Materialien tatsächlich nicht mit kryovulkanischen Aktivitäten in Verbindung stehen. „Standorte solcher organischer Moleküle sind auf Ceres tatsächlich selten und weisen keinerlei kryovulkanische Signaturen auf“, so einer der Wissenschaftler der Studie, Ranjan Sarkar vom MPS, in der Erklärung.
Diese Ergebnisse schließen die Möglichkeit aus, dass die organischen Moleküle aus dem Inneren von Ceres stammen. Umgekehrt gab es dort, wo organische Verbindungen zuverlässig nachgewiesen wurden, keine Anzeichen für eine Aktivität in der Tiefe oder an der Oberfläche.
„An keiner der Ablagerungen finden wir Hinweise auf aktuelle oder vergangene vulkanische oder tektonische Aktivitäten: keine Gräben, Canyons, Vulkankuppeln oder Schlote. Außerdem gibt es in der Nähe keine tiefen Einschlagskrater“, sagte Martin Hoffmann, ebenfalls vom MPS.
Die überwiegende Mehrheit der Ablagerungen befand sich entlang des großen Kraters Ernutet auf der Nordhalbkugel von Ceres. Nur drei befinden sich in größerer Entfernung von ihm. Zwei Flecken waren bisher nicht bekannt.
„Leider kann Dawn nicht alle Arten von organischen Verbindungen nachweisen“, sagte Nathues. „Die organischen Ablagerungen, die mit Dawn bisher zuverlässig nachgewiesen wurden, stammen aber wahrscheinlich nicht von Ceres selbst.“
Eine plausible Erklärung, die die Forscher vorschlagen, ist, dass organisches Material durch den Einschlag eines oder mehrerer Asteroiden aus dem äußeren Asteroidengürtel auf Ceres gelangt ist – eine Theorie, die durch Computersimulationen gestützt wird. Diese Simulationen zeigen, dass solche Asteroiden häufig mit Ceres kollidieren, aber da sie aus derselben allgemeinen Region stammen, sind ihre relativen Geschwindigkeiten gering. Infolgedessen erzeugen die Einschläge wenig Wärme, so dass organische Verbindungen überleben können, ohne zerstört zu werden.
Dies ist bedeutsam, da es darauf hindeutet, dass organische Moleküle auf Asteroiden und Kometen im äußeren Sonnensystem schon früh in dessen Entstehung vorhanden gewesen sein könnten und erst viel später das innere Sonnensystem erreicht haben könnten, was möglicherweise eine Schlüsselrolle bei der Entwicklung des Lebens auf der Erde gespielt hat.
