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Phosphorhaltige Moleküle in einer Sternenentstehungsregion (oben) und beim Kometen Tschuri.

Weltraum

Kometen brachten Lebensbausteine mit

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Astronomen finden heraus, wie das Schlüsselelement Phosphor auf die frühe Erde gelangt ist.

Alles Leben auf der Erde basiert auf den gleichen Bausteinen, ohne sie gäbe es weder Menschen, noch Tiere, noch Pflanzen. So bestehen die meisten biologischen Stoffe – darunter auch unsere Zellen – wesentlich aus den bekannten Komponenten Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff. Aber auch chemische Elemente wie Schwefel, Jod oder Phosphor sind essentiell, damit Leben entstehen und existieren kann. Phosphorverbindungen etwa finden sich in der DNA und den Zellmembranen und spielen eine wichtige Rolle bei der Energieversorgung von Zellen.

Wie Phosphor allerdings vor Milliarden Jahren einst auf die Erde gelangt ist, war bislang ein Rätsel. Astronomen haben nun die Reise des Elements von Regionen im Universum, wo Sterne entstehen, bis hin zu Kometen verfolgt. Dafür nutzten sie das Radioteleskop-Observatorium Alma in den nordchilenischen Anden und Daten der Sonde „Rosetta“ der europäischen Weltraumorganisation Esa. „Rosetta“ war 2014 nach zehnjährigem Flug beim Kometen 67 P Tschurjumow-Gerassimenko („Tschuri“) angekommen, um zu untersuchen, welche Rolle diese kleinen Himmelskörper bei der Entstehung des Lebens auf der Erde gespielt haben könnten.

Die Annahme, dass eisbepackte Kometen bei einer Kollision mit der Erde das Wasser auf unseren Heimatplaneten brachten, konnte „Rosetta“ nicht bestätigen – zu stark unterschied sich das „Tschuri“-Wasser von dem auf der Erde. Phosphor hingegen dürften Kometen nach den neuesten Erkenntnissen durchaus als Gabe aus dem All mitgebracht haben.

„Das Leben erschien auf der Erde vor etwa vier Milliarden Jahren, aber wir wissen immer noch nicht, welche Prozesse es hervorbrachten“, sagt Victor Rivilla vom Arcetri Astrophysikalischen Observatorium Florenz und Hauptautor der aktuellen Studie, die in Fachzeitschrift „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society“ veröffentlicht wurde. Die Forschungsergebnisse der Astronomen zeigen, dass Phosphormonoxid ein Schlüsselelement bei der Entstehung des Lebens ist – und bei der Geburt von Sternen ebenso wie auf Kometen zu finden ist.

Neue Sterne und Planeten-systeme entstehen in wolkenähnlichen Regionen aus Gas und Staub zwischen den Sternen. Eine solche interstellare Wolke nahmen sich die Astronomen für ihre Suche vor. Mit dem Alma-Teleskop, an dem auch die Europäische Südsternwarte Eso beteiligt ist, blickten die Wissenschaftler in die Sternenentstehungregion AFGL 5142. Dort ist zu sehen, wie sich phosphorhaltige Moleküle wie Phosphormonoxid bilden. Und das funktioniert so: Gasströme von jungen massereichen Sternen öffnen Hohlräume in den interstellaren Wolken zwischen den Sternen. An den Wänden dieser Hohlräume bilden sich durch die Wirkung von Stoßwellen und Strahlen der junge Sterne phosphorhaltige Moleküle.

Als nächstes nahmen sich die Astronomen dann den Kometen „Tschuri“ (auch „67 P“ genannt) vor. Warum aber nun dieser weite Sprung von der Geburt eines so gewaltigen Himmelskörpers wie eines Sterns hin zu einem kosmischen Winzling? Die Idee der Astronomen: Wenn die Hohlraumwände in der interstellaren Wolke zusammenfallen (woraus dann ein Stern entsteht), kann Phosphormonoxid ausfrieren. Dieses wiederum kann in den eisigen Staubkörnern, die um den neuen Stern herum verbleiben, eingeschlossen werden. Noch bevor sich der Stern vollständig gebildet hat, kommen diese Staubkörner zusammen und bilden Kieselsteine, Felsen und schließlich Kometen – die dann zum galaktischen „Transportmittel“ für Phosphorverbindungen werden – zum Beispiel hin zur Erde.

Was „Tschuri“ angeht, so sammelte ein spezielles Instrument der „Rosetta“-Sonde mit Namen „Rosina“ zwei Jahre lang Daten des Kometen, während er umkreist wurde. Tatsächlich fand sich auf „Tschuri“ Phosphor. Es könnten deshalb Kometen gewesen sein, die das so wichtige Element zur Erde gebracht haben, lautet die Schlussfolgerung der Forscher. „Phosphor ist essentiell für das Leben, wie wir es kennen“, sagt Kathrin Altwegg, leitende „Rosina“-Forscherin: „Da Kometen höchstwahrscheinlich große Mengen an organischen Verbindungen zur Erde geliefert haben, könnte das Phosphormonoxid des Kometen 67 P die Verbindung zwischen Kometen und dem Leben auf der Erde verstärken.“

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