Schweizer Analyse von Bennu-Staub stellt Ursprung des Asteroiden infrage

Ein halbes Gramm Asteroidenstaub zwingt Forschende dazu, Bennus Entstehungsgeschichte neu zu zeichnen. Forschende der ETH Zürich haben einen Teil des von der NASA von Bennu zurückgebrachten Materials analysiert und chemische Hinweise gefunden, die auf einen Entstehungsort nahe der Grenze des Wassereises im frühen Sonnensystem hindeuten. Das Ergebnis stellt die lange geltende Ansicht infrage, Bennu sei spät und weit von der Sonne entfernt entstanden, in der kalten äusseren Region, die mit dem Ursprung von Kometen in Verbindung gebracht wird.

Die Raumsonde OSIRIS-REx der NASA brachte 2023 120 Gramm Gestein und Staub von Bennu zur Erde. Das Labor von ETH-Professorin Maria Schönbächler erhielt 0,5 Gramm, einen kleinen Anteil, der Erkenntnisse über die Bedingungen geliefert hat, die herrschten, als die Planeten begannen, sich zu bilden.

Die in Science Advances veröffentlichten Ergebnisse konzentrieren sich auf die Isotopen- und chemischen Signaturen von Eisen, Titan und Chrom. Diese Elemente bewahren Hinweise auf die Umgebung, in der sich Bennus Material zusammenfügte. Die Forschung gibt der Schweizer Planetenforschung eine direkte Rolle bei der Interpretation einer der bedeutendsten Rückführungen ausserirdischer Proben seit Jahrzehnten und fügt zugleich der Geschichte eines kleinen Asteroiden, der Material aus der frühesten Ära des Sonnensystems bewahren könnte, ein neues Kapitel hinzu.

Bennu entstand wahrscheinlich vor rund 4,5 Milliarden Jahren in einer Übergangszone nahe der Grenze des Wassereises. Diese Grenze markierte einen wesentlichen Wandel in der jungen Sonnenscheibe. Jenseits davon waren die Temperaturen tief genug, damit Wasser gefrieren und Teil des festen Materials werden konnte, aus dem wachsende planetare Körper entstanden. Der Standort beeinflusste, welche Mineralien und Verbindungen bestehen und sich verbinden konnten.

Frühere Modelle verorteten Bennus Geburtsort viel weiter draussen, nahe dem eisigen Rand des Sonnensystems. Diese Interpretation passte zum hohen Anteil an Wasser und organischem Material im Asteroiden. Die Analyse der ETH Zürich deutet auf eine komplexere Geschichte hin. Die chemischen Signale von Eisen, Titan und Chrom weisen darauf hin, dass sich das Material, aus dem Bennu besteht, möglicherweise in einer Region zusammenfügte, in der Staub aus verschiedenen Teilen der jungen Sonnenscheibe zusammenkam.

Das Ergebnis beschreibt Bennu nicht als einfaches, unberührtes Fragment von einem einzigen Ort. Es legt nahe, dass der Asteroid eine Aufzeichnung von Bewegung und Vermischung während der Entstehungsphase des Sonnensystems enthält. Forschende können diese Aufzeichnung nutzen, um Modelle dazu zu prüfen, wie Staub zu grösseren Körpern wurde, wie Wasser in planetare Baumaterialien gelangte und wie die junge Scheibe Elemente im Weltraum verteilte.

Jupiter könnte im jungen Sonnensystem als Wächter gewirkt haben. Die ETH-Forschenden vermuten, dass der Gasriese sehr früh entstand und gröberes Material daran hinderte, sich frei durch die Sonnenscheibe zu bewegen. Feiner Staub konnte jedoch weiterhin aus verschiedenen Regionen strömen und sich in einer Übergangszone um Jupiters Umlaufbahn ansammeln.

Dieser Prozess bietet einen möglichen Weg, auf dem sich Bennus Bestandteile vermischten. Staub mit unterschiedlicher chemischer Geschichte könnte sich verbunden haben, bevor er sich später zu grösseren Körpern zusammenfügte, darunter auch zu den Vorläufern von Bennu. Die Erklärung weist Jupiter eine umfassendere planetare Rolle zu als die eines weit entfernten Riesenplaneten. Sein frühes Wachstum könnte dazu beigetragen haben, die Verteilung des Materials zu ordnen, aus dem sich das innere und das äussere Sonnensystem entwickelten.

Die Hypothese hilft auch zu erklären, weshalb ein wasserreicher Asteroid mit organischem Material chemische Signaturen aufweisen könnte, die mit einer anderen Entstehungsumgebung verbunden sind, als Forschende bisher angenommen hatten. Bennus Zusammensetzung hält ebenso die Bewegungen des Staubs wie die Bedingungen an einem einzelnen Entstehungsort fest. Weitere Untersuchungen des verbliebenen OSIRIS-REx-Materials sind nötig, um zu prüfen, wie weit dieses Vermischungsmodell auf Bennus Proben und andere ursprüngliche Himmelskörper zutrifft.

Bennus Wasser und organisches Material verbinden die Messungen eines Schweizer Labors mit den frühesten Bestandteilen der Erde. Der Asteroid ist reich an beidem, wodurch seine zurückgebrachten Proben für Forschende wertvoll sind, die untersuchen, wie junge Planeten flüchtige Verbindungen und kohlenstoffbasiertes Material aufnahmen. Die Arbeit der ETH Zürich belegt nicht, dass Bennu Leben auf die Erde gebracht hat. Sie hilft dabei, die Umgebungen zu bestimmen, in denen sich einige der relevanten Bausteine bildeten und weiterbewegten.

Für die Planetenforschung liegt die Bedeutung in den physischen Spuren, die die Probe enthält. Teleskope können einen Asteroiden aus der Ferne vermessen, doch Laborinstrumente können seine chemische Zusammensetzung mit weit höherer Präzision untersuchen. Die in Zürich untersuchte 0,5-Gramm-Probe enthält Hinweise, die mit Meteoriten, anderen Asteroiden und Modellen der Sonnenscheibe verglichen werden können.

Die Ergebnisse unterstreichen zudem den Wert internationaler Weltraummissionen für die Schweizer Forschung. Die NASA sammelte das Material und brachte es zurück, während ETH-Forschende halfen, die Erkenntnisse über den Ursprung der Planeten zu deuten. Wenn Forschende mehr von den 2023 zurückgebrachten 120 Gramm untersuchen, können sie das Bild von Bennus Entstehung, der Rolle Jupiters und den Wegen, auf denen Wasser und organische Verbindungen das junge Sonnensystem durchquerten, weiter präzisieren.