Stardust: Überraschende Mischung aus Feuer und Eis

Nach der erfolgreichen Landung der Stardust-Kapsel am 15. Januar 2006 in der Wüste von Utah in den USA wurden die Kometenproben von einem internationalen Team von etwa 175 Wissenschaftlern weltweit untersucht. Erste Ergebnisse werden in sieben Artikeln vorgestellt, die am 15. Dezember 2006 in der Online-Ausgabe des renommierten Wissenschaftsjournals Science erscheinen.

An den Untersuchungen waren auch Dr. Thomas Stephan vom Institut für Planetologie der Universität Münster sowie sein Doktorand Jan Leitner beteiligt. Stephan ist Mitglied von vier der sechs internationalen Teams, die die unterschiedlichen Eigenschaften des Kometenstaubs untersucht haben, und ist Co-Autor von fünf der jetzt in Science erschienenen Artikel. Er hat für seine Untersuchungen eine Technik eingesetzt, die in Münster am Physikalischen Institut der Universität entwickelt wurde und von der münsterschen Firma ION-TOF weltweit vertrieben wird.

Stephan hat durch seine Arbeit in der Vergangenheit diese Technik für die Planetologie erst einsetzbar gemacht. Mit der so genannten Flugzeit-Sekundärionen-Massenspektrometrie war es möglich, die elementare, isotopische, organische und teilweise auch mineralogische Zusammensetzung des Kometenstaubs im Detail zu untersuchen.

Die ersten Ergebnisse, die nun in Science vorgestellt wurden, haben unser Bild von Kometen drastisch verändert und bemerkenswerte Einblicke in den Ursprung von Kometen und die Entstehung des Sonnensystems geliefert. Bisher hatte man angenommen, dass Kometen isoliert waren von den Prozessen des inneren Sonnensystems, der Region also, in der zum Beispiel unsere Erde entstanden ist. Stattdessen sollten sie von kleinen Staubkörnern dominiert sein, die in der Umgebung anderer Sterne oder im Raum zwischen den Sternen entstanden sind.

Die große Überraschung war nun, dass ein Hauptteil des Materials von Wild 2 in der Nähe der Sonne gebildet wurde. Im Gegensatz zu Vorhersagen aufgrund astronomischer Beobachtungen, bestehen diese Kometenpartikel vorwiegend aus kristallinem Material. Darunter sind Minerale, die bei Temperaturen vermutlich oberhalb von 1700 °C entstanden sind.

Wurden Kometen bisher durch das gefrorene Wasser in ihnen als kalte Objekte charakterisiert, hat man nun also Minerale gefunden, die bei hohen Temperaturen gebildet wurden – eine Mischung aus Feuer und Eis. Die Bestandteile des Kometen stammen sowohl aus den heißesten als auch aus den kältesten Regionen des Sonnensystems. Es muss im frühen Sonnensystem also ein Materietransport stattgefunden haben, der Material von innerhalb der Merkurbahn in die äußeren Bereiche jenseits von Neptun und Pluto transportiert hat.

Wichtig für das neue Bild von Kometen waren die Ergebnisse aus Münster, die unter anderem gezeigt haben, dass der Kometenstaub einerseits im Detail extrem heterogen aufgebaut ist, also aus vielen kleinen – oftmals kleiner als ein tausendstel Millimeter – Mineralkörnern mit den unterschiedlichsten Elementverhältnissen besteht, der Komet als Ganzes andererseits dieselbe chemische Zusammensetzung besitzt wie unser Sonnensystems.

Trotz dieser beachtlichen ersten Erfolge, steht die Untersuchung der Stardust-Proben nach wie vor noch am Anfang. Der Kometenstaub, von dem bislang weit weniger als 10 Prozent untersucht wurde, wird die Planetologen weltweit noch über Jahre beschäftigen.