Anfang 2016 flog ein eisiger Besucher aus den Randgebieten unseres Sonnensystems an der Erde vorbei. Für kurze Zeit wurde er für Sterngucker als der Komet Catalina sichtbar, bevor er an der Sonne vorbeizog und für immer in die Weiten des Sonnensystems verschwand.
Zu den vielen Observatorien, die einen Blick auf den Kometen warfen, der nahe des Großen Wagens erschien, gehörte das Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA), das Teleskop an Bord eines Flugzeugs. Mit einem seiner einzigartigen Infrarotinstrumente konnte SOFIA einen vertrauten Fingerabdruck innerhalb des staubigen Kometenschweifs registrieren: Kohlenstoff.
Jetzt hilft dieser Besucher unseres inneren Sonnensystems dabei, mehr über unsere eigene Herkunft zu erfahren, weil offensichtlich wird, dass Kometen wie Catalina während der Frühzeit des Sonnensystems eine grundlegende Kohlenstoffquelle für Planeten wie die Erde und den Mars gewesen sein könnten. Neue Ergebnisse von SOFIA, einem Gemeinschaftsprojekt der NASA und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR), wurden kürzlich im Planetary Science Journal veröffentlicht.
“Kohlenstoff ist der Schlüssel, um etwas über den Ursprung des Lebens zu erfahren”, sagte der Hauptautor der Studie Charles Chick Woodward, ein Astrophysiker und Professor am Minnesota Institute of Astrophysics der University of Minnesota in Minneapolis. “Wir sind noch nicht sicher, ob die Erde selbst während ihrer Entstehung genug Kohlenstoff eingefangen haben könnte. Daher könnten kohlenstoffreiche Kometen eine wichtige Quelle gewesen sein, die dieses essenzielle Element geliefert hat, das letztendlich zu Leben führte, so wie wir es kennen.”
Eingefroren in der Zeit
Der Komet Catalina und andere seines Typs stammen aus der Oortschen Wolke am äußersten Randbereich unseres Sonnensystems und haben so große Umlaufbahnen, dass sie relativ unverändert in unsere Nähe gelangen. Dadurch sind sie in der Zeit eingefroren, was Forschern seltene Gelegenheiten gibt, um Erkenntnisse über das frühe Sonnensystem zu sammeln, das uns hervorbrachte.
SOFIAs Infrarotbeobachtungen konnten die Zusammensetzung des Staubs und des Gases beim Verdampfen von dem Kometen und der Bildung seines Schweifs registrieren. Die Beobachtungen zeigten, dass der Komet Catalina kohlenstoffreich ist, was dafür spricht, dass er in den äußeren Regionen des primordialen Sonnensystems entstand. Dort gab es ein Kohlenstoff-Reservoir, das für das Säen des Lebens wichtig gewesen sein könnte.
Kohlenstoff ist zwar ein Schlüsselbestandteil des Lebens, aber die junge Erde und andere terrestrische Planeten des inneren Sonnensystems waren während ihrer Entstehung so heiß, dass Elemente wie Kohlenstoff verloren gingen oder dezimiert wurden. Während die kühleren Gasplaneten wie Jupiter und Neptun Kohlenstoff im äußeren Sonnensystem behalten konnten, könnte Jupiters enorme Masse dafür gesorgt haben, dass der Kohlenstoff nicht wieder zurück in das innere Sonnensystem gelangen konnte. Also wie entwickelten sich die inneren Gesteinsplaneten zu den kohlenstoffreichen Welten, die sie heute sind?
Primordiale Vermischung
Wissenschaftler vermuten, dass eine geringe Veränderung von Jupiters Umlaufbahn kleinen, frühen Vorläufern der Kometen erlaubte, Kohlenstoff aus den äußeren Regionen in die inneren Regionen zu transportieren, wo er in Planeten wie die Erde und den Mars eingebunden wurde. Die kohlenstoffreiche Zusammensetzung des Kometen Catalina hilft zu erklären, wie Planeten, die in den heißen, kohlenstoffarmen Regionen des jungen Sonnensystems entstanden, sich zu Planeten mit dem lebenspendenden Element entwickelten.
“Alle terrestrischen Welten sind Einschlägen von Kometen und anderen Kleinkörpern ausgesetzt, die Kohlenstoff und andere Elemente tragen”, sagte Woodward. “Wir kommen dem Verständnis näher, wie genau diese Einschläge auf den jungen Planeten das Leben katalysiert haben könnten.”
Beobachtungen weiterer neuer Kometen sind erforderlich, um herauszufinden, ob es in der Oortschen Wolke noch viele andere kohlenstoffreiche Kometen gibt. Das würde die Theorie untermauern, dass Kometen Kohlenstoff und andere lebenspendende Elemente auf die terrestrischen Planeten brachten.
SOFIA ist ein Gemeinschaftsprojekt der NASA und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt. Das Ames Research Center der NASA im kalifornischen Silicon Valley leitet die Programm-, Wissenschafts-, und Missionsoperationen in Zusammenarbeit mit der Universities Space Research Association in Columba (Maryland) und dem Deutschen SOFIA-Institut an der Universität Stuttgart. Der Heimatstützpunkt des Flugzeugs ist das Building 703 des Armstrong Flight Research Center der NASA in Palmdale (Kalifornien).
(THK)
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