Kometenstaub gibt Geheimnisse preis

Aufnahme vom Kern des Kometen Wild 2, aufgenommen von der Bordkamera der Raumsonde Stardust bei ihrem Flug durch das Koma des Kometen. Die unruhige Oberfläche des Kometenkerns entsteht größtenteils während der Entgasung in der Nähe der Sonne. Die Bildung einer solchen Vertiefung durch einen Gas-Jet wurde von der Sonde beobachtet. Im Gegensatz hierzu ist die Oberfläche von Asteroiden geprägt durch vielfältige Impaktkrater. © JPL / NASA

Mit der Stardust-Mission der NASA wurde erstmals seit den Mond-Missionen wieder Material von einem Himmelskörper zur Erde gebracht. Eine internationale Arbeitsgruppe unter Leitung von Professor Frank Brenker von der Goethe-Universität Frankfurt am Main erhielt den Zuschlag zur Teilnahme an den Untersuchungen dieses exklusiven Materials schon im Rahmen des Voruntersuchungsteams der NASA.

Eine von der Arbeitsgruppe entscheidend weiterentwickelte Messtechnik an der European Synchrotron Radiation Facility – ESRF – gab den Ausschlag für die Aufnahme ins Team. Später sicherte die enorme Palette an Messverfahren mit hoher Ortsauflösung, die am Institut für Geowissenschaften der Goethe-Universität vorhanden sind, die Zusendung weiterer Kometenstaubproben.

Elementverteilungsbilder der Konzentration einzelner chemischer Elemente. Das Bild zeigt den Ausschnitt aus einem Bereich entlang der Einschlagspur (hohe Konzentrationen gelb, niedrige Konzentrationen dunkelblau). Die Elemente weisen deutlich unterschiedliche Verteilungsmuster auf, was auf eine Vielfalt verschiedener Mineralphasen schließen lässt. Die Konzentrationen können quantitativ erfasst werden und erlauben die Rekonstruktion der chemischen Zusammensetzung der eingefangenen Kometenpartikel und damit des Kometen selbst. © Frank Brenker

Grundbausteine unseres Sonnensystems

Obwohl die Datenbasis noch relativ klein ist und die Untersuchungen eigentlich gerade erst richtig begonnen haben, konnten die Wissenschaftler schon einige bahnbrechende, zum Teil völlig unerwartete und der bisherigen Lehrmeinung konträre Erkenntnisse gewinnen.

Bisher war man davon ausgegangen, Kometenstaub enthalte das ursprünglichste, auch während der Bildung unseres eigenen Sonnensystems weitgehend unverändert gebliebene Ausgangsmaterial, die Grundbausteine unseres Sonnensystems: Sie wurden während der Entstehung der Kometen in den kalten äußeren Bereichen des Sonnensystems eingefangen und darin in den letzten 4,56 Milliarden Jahren gewissermaßen auf Eis gelegt.

Blick in die Kinderstube unseres Sonnensystems

So erwartete man einen hohen Anteil an echtem Sternenstaub, der nicht nur einen ungestörten Blick in die Kinderstube unseres Sonnensystems, sondern auch in die Prozesse der Sternenentstehung geben sollte. Denn Sterne lieferten den Staub für die Molekülwolken, aus denen letztendlich unser Sonnensystem entstand.

Stereoanaglyphenbild des Kometen Wild 2 © NASA / JPL-Caltech

Überraschenderweise ergab aber die Rekonstruktion der chemischen Zusammensetzung des Kometen, an der die Frankfurter Arbeitsgruppe maßgeblich beteiligt war, Werte, die sehr genau der mittleren chemischen Zusammensetzung unseres gesamten Sonnensystems entsprechen. Abgesehen von leicht flüchtigen Elementen hat der Komet eine ähnliche chemische Zusammensetzung wie die Sonne. Dies wurde bereits als ein erster Hinweis auf eine chemisch gute Durchmischung aller Komponenten in unserem Sonnensystem bis in die Bildungsbereiche des Kometen Wild 2 gewertet.

In der Folge bestätigten Detailuntersuchungen diese Vermutung noch weiter. So wurden im Kometenstaub viele Hinweise darauf gefunden, dass die Komponenten bei hohen Temperaturen – zum Teil weit über 1.000°C – entstanden wären.

Stand: 30.01.2009