Künstlerische Darstellung eines Kometen aus der Oortschen Wolke mit seinem Gas- und Staubschweif auf dem Weg durch unser Sonnensystem. Künstlerische Darstellung eines Kometen aus der Oortschen Wolke mit seinem Gas- und Staubschweif auf dem Weg durch unser Sonnensystem.

8. März 2021 /

Kometen – Kohlenstofflieferanten für die Erde?

[Bild: NASA/SOFIA/ Lynette Cook]

Im Frühjahr 2016 raste ein eisiger Besucher vom Rande unseres Sonnensystems an der Erde vorbei. Für kurze Zeit war er als Komet Catalina in der Nähe des Großen Wagens sichtbar, bevor er an der Sonne vorbeischoss und für immer aus dem Sonnensystem verschwand. Neben vielen anderen Observatorien hat auch SOFIA, die von der amerikanischen Weltraumbehörde NASA und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) betriebene, fliegende Sternwarte, einen Blick auf Catalina erhascht und den chemischen Fingerabdruck eines auf der Erde vertrauten Elements gefunden: Kohlenstoff. Ein Team um Charles „Chick“ Woodward von der University of Minnesota, Minneapolis, analysierte die Daten und findet Hinweise, dass Kometen wie Catalina während der Entstehung unseres Sonnensystems eine wesentliche Quelle für Kohlenstoff auf den inneren Planeten wie Erde und Mars gewesen sein könnten.

Während Kohlenstoff ein wichtiger Baustein von Leben auf der Erde ist, war unser Heimatplanet - ebenso wie andere Gesteinsplaneten - während der Entstehung des Sonnensystems so heiß, dass Elemente wie Kohlenstoff im zentralen Bereich des solaren Urnebels verdampften und verloren gingen. Die kühleren, weiter von der Sonne entfernten Gasriesen wie Jupiter und Neptun dagegen, konnten ihren Kohlenstoff halten. Allerdings gehen Astronomen und Astronominnen davon aus, dass Jupiter diesen Kohlenstoff durch seine große Masse daran gehindert haben sollte, zurück ins Innere des Sonnensystems zu gelangen. Wie haben sich also die inneren Gesteinsplaneten zu den kohlenstoffreichen Welten entwickelt, die sie heute sind?

Künstlerische Darstellung eines Kometen Künstlerische Darstellung eines Kometen aus der Oortschen Wolke mit seinem Gas- und Staubschweif auf dem Weg durch unser Sonnensystem. Credit: NASA/SOFIA/ Lynette Cook

Eingefroren in der Zeit
Catalina stammt wie andere Kometen aus der Oortschen Wolke, die den äußersten Bereich des Sonnensystems darstellt. In dieser Wolke befindet sich Material, das bei der Entstehung des Sonnensystems nicht in Planeten gebunden wurde und daher relativ ursprünglich erhalten geblieben ist. Kometen frieren dieses Material in der Zeit ein und bieten Forschenden die seltene Gelegenheit, etwas über das frühe Sonnensystem zu erfahren, aus dem sie stammen.
"Kohlenstoff ist der Schlüssel, um etwas über die Ursprünge des Lebens zu erfahren", sagt Charles Woodward. „Wir sind uns immer noch nicht sicher, ob die Erde während ihrer Entstehung selbst genug Kohlenstoff hätte einfangen können, also könnten kohlenstoffreiche Kometen wichtige Lieferanten für dieses essentielle Element sein, das zu dem Leben geführt hat, wie wir es kennen."

Frühe Vermischung 
Eine leichte Veränderung der Jupiterbahn könnte es kleinen, frühen Vorläufern von Kometen ermöglicht haben, Kohlenstoff aus den äußeren in die inneren Regionen des Sonnensystems zu transportieren, wo sich das Element dann auf den Oberflächen von Planeten wie Erde und Mars ablagern konnte. Die kohlenstoffreiche Zusammensetzung von Catalina hilft zu erklären, wie sich auf dem Planet Erde, der in den heißen, kohlenstoffarmen Regionen des frühen Sonnensystems entstanden ist, kohlenstoffbasiertes Leben entwickeln konnte.
„Es ist sicherlich faszinierend, dass Kometen nicht nur Wasser, sondern auch den ebenfalls für die Entstehung von Leben - wie wir es kennen - unabdingbaren Kohlenstoff zurück in das innere Sonnensystem gebracht haben könnten“, so Bernhard Schulz, SOFIA Science Mission Operation Deputy Director vom Deutschen SOFIA Institut, das an der Universität Stuttgart SOFIAs Betrieb auf deutscher Seite koordiniert.

Die von Charles Woodward und seinem Team analysierten Daten basieren auf SOFIA-Beobachtungen mit der Faint Object infraRed CAmera for the SOFIA Telescope (FORCAST). Die Ergebnisse wurden kürzlich im Planetary Science Journal veröffentlicht. Beobachtungen anderer Kometen sind notwendig, um zu erfahren, wie viele kohlenstoffreiche Kometen es in der Oortschen Wolke gibt, und welche Rolle sie beim Transport von Kohlenstoff und anderen lebenswichtigen Elementen auf die Gesteinsplaneten wie der Erde tatsächlich spielen.

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SOFIA, das Stratosphären Observatorium Für Infrarot Astronomie, ist ein Gemeinschaftsprojekt des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR; Förderkennzeichen 50OK0901, 50OK1301 und 50OK1701) und der National Aeronautics and Space Administration (NASA). Es wird auf Veranlassung des DLR mit Mitteln des Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages und mit Mitteln des Landes Baden-Württemberg und der Universität Stuttgart durchgeführt. Der wissenschaftliche Betrieb wird auf deutscher Seite vom Deutschen SOFIA Institut (DSI) der Universität Stuttgart koordiniert, auf amerikanischer Seite von der Universities Space Research Association (USRA). Die Entwicklung der deutschen Instrumente ist finanziert mit Mitteln der Max-Planck-Gesellschaft (MPG), der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und des DLR.

Kontakt mehlert@dsi.uni-stuttgart.de
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