Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Überraschend Sauerstoff in Kometenatmosphäre entdeckt

29.10.2015

Die bisher grösste Überraschung bei der chemischen Analyse der Atmosphäre von Komet Churyumov-Gerasimenko ist der hohe Anteil an Sauerstoffmolekülen. Diese Moleküle, die in der Erdatmosphäre häufig sind, hatte man bislang bei Kometen ausgeschlossen.

Schon früh in der Mission des Massenspektrometers ROSINA­ – im September letzten Jahres – machten die Forschenden vom Center for Space and Habitability (CSH) der Universität Bern bei der Analyse der Kometengase eine unerwartete Entdeckung: Zwischen den erwarteten Spitzen der Schwefel- und Methanolwerte waren deutliche Spuren von Sauerstoffmolekülen (O2) zu sehen.


«Porträt» des Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko vom September 2014, aufgenommen mit der Bordkamera der Raumsonde Rosetta aus 28km Entfernung, als das Massenspektrometer ROSINA die Messungen vornahm.

ESA/Rosetta/NAVCAM

Es stellte sich heraus, dass O2 gar das vierthäufigste Gas in der Atmosphäre des Kometen ist – nach Wasser (H2O), Kohlenmonoxid (CO) und Kohlendioxid (CO2). Da Sauerstoff chemisch sehr reaktiv ist, wurde bisher angenommen, dass er sich im frühen Sonnensystem mit dem in grossen Mengen vorhandenen Wasserstoff zu Wasser verbunden haben muss. Dennoch waren auf dem Kometen noch Sauerstoffmoleküle vorhanden.

«Wir hätten nie gedacht, dass Sauerstoff Jahrmilliarden ‹überleben› kann, ohne sich mit anderen Stoffen zu verbinden», sagt Prof. Kathrin Altwegg, Projektleiterin des Massenspektrometers ROSINA und Ko-Autorin der Studie. Die Erkenntnisse werden nun im Fachjournal «Nature» publiziert.

Von der Erde aus unsichtbar

Molekularer Sauerstoff ist sehr schwierig mittels spektroskopischen Messungen von Teleskopen zu entdecken – was erklärt, wieso dieses Molekül nicht schon bei anderen Kometen beobachtet wurde. Es brauchte die Messung vor Ort mit dem ROSINA-Massenspektrometer auf der Rosetta-Sonde, um diese Entdeckung zu machen.

«Erstaunlich für uns war auch die Feststellung, dass das Verhältnis von Wasser zu Sauerstoff sich weder mit dem Ort auf dem Kometen noch mit der Zeit änderte – es also eine stabile Korrelation zwischen Wasser und Sauerstoff gibt», sagt Ko-Autorin Altwegg.

Uraltes Material

Im Gegensatz zu Kometen ist das Vorkommen von Sauerstoffmolekülen auf den Jupiter- und Saturnmonden bekannt. Dort wird es durch das Einschlagen hochenergetischer Teilchen vom jeweiligen Mutterplaneten erklärt, den es aber im Fall des Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko nicht gibt. Allerdings wird der Komet seit 4.6 Milliarden Jahren von hochenergetischen Teilchen der kosmischen Strahlung bombardiert.

Diese Teilchen können Wasser spalten, woraus unter anderem Sauerstoff, Wasserstoff und Ozon entstehen können. Allerdings dringen diese Teilchen nur wenige Meter in die Oberfläche ein. Der Komet verliert aber auf seiner Bahn um die Sonne bei jedem Umlauf zwischen einem bis zehn Metern Umfang und hat deshalb seit seiner letzten Begegnung mit Jupiter im Jahr 1959, die ihn auf die heutige Bahn gebracht hat, schon mehr als 100 Meter Umfang verloren.

Die laut den Forschenden wahrscheinlichste Erklärung ist, dass der Sauerstoff schon früh, also vor der Bildung des Sonnensystems, entstand. Dabei seien hochenergetische Teilchen auf Eiskörner in den kalten und dichten Geburtsstätten der Sterne, den sogenannten dunklen Molekülwolken, getroffen und hätten Wassermoleküle gespalten, was zu Wasserstoff- und Sauerstoffmolekülen geführt hätte. Der Sauerstoff sei dann im frühen Sonnensystem nicht weiter «verarbeitet» worden.

Die Sauerstoff-Messungen zeigen, dass mindestens ein grosser Teil des Kometenmaterials älter ist als unser Sonnensystem und die Zusammensetzung dabei typisch ist für dunkle Molekülwolken, aus denen dann solare Nebel und später Planetensysteme entstehen. «Dieser Hinweis auf Sauerstoff als uraltes Material wird wahrscheinlich einige theoretische Modelle über die Bildung des Sonnensystems über den Haufen werfen», sagt Altwegg.


Publikation:
A. Bieler, K. Altwegg, H. Balsiger, A. Bar-Nun, J.-J. Berthelier, P. Bochsler, C. Briois, U. Calmonte, M. Combi, J. De Keyser, E. F. van Dishoeck, B. Fiethe, S. A. Fuselier, S. Gasc, T. I. Gombosi, K. C. Hansen, M. Hässig, A. Jäckel, E. Kopp, A. Korth, L. Le Roy, U. Mall, R. Maggiolo, B. Marty, O. Mousis, T. Owen, H. Rème, M. Rubin, T. Sémon, C.-Y. Tzou, J. H. Waite, C. Walsh & P. Wurz: Abundant molecular oxygen in the coma of comet 67P/Churyumov–Gerasimenko, Nature, in press

Auskünfte: Prof. Dr. Kathrin Altwegg
Center for Space and Habitability, Universität Bern
altwegg@space.unibe.ch
Tel. +41 31 631 44 20

Weitere Informationen:

http://www.unibe.ch/aktuell/medien/media_relations/medienmitteilungen/2015/index...

Nathalie Matter | Universität Bern

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Wissenschaftler entdecken seltene Ordnung von Elektronen in einem supraleitenden Kristall
22.08.2017 | Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe

nachricht Im Neptun regnet es Diamanten: Forscherteam enthüllt Innenleben kosmischer Eisgiganten
21.08.2017 | Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wissenschaftler entdecken seltene Ordnung von Elektronen in einem supraleitenden Kristall

In einem Artikel der aktuellen Ausgabe des Forschungsmagazins „Nature“ berichten Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Chemische Physik fester Stoffe in Dresden von der Entdeckung eines seltenen Materiezustandes, bei dem sich die Elektronen in einem Kristall gemeinsam in einer Richtung bewegen. Diese Entdeckung berührt eine der offenen Fragestellungen im Bereich der Festkörperphysik: Was passiert, wenn sich Elektronen gemeinsam im Kollektiv verhalten, in sogenannten „stark korrelierten Elektronensystemen“, und wie „einigen sich“ die Elektronen auf ein gemeinsames Verhalten?

In den meisten Metallen beeinflussen sich Elektronen gegenseitig nur wenig und leiten Wärme und elektrischen Strom weitgehend unabhängig voneinander durch das...

Im Focus: Wie ein Bakterium von Methanol leben kann

Bei einem Bakterium, das Methanol als Nährstoff nutzen kann, identifizierten ETH-Forscher alle dafür benötigten Gene. Die Erkenntnis hilft, diesen Rohstoff für die Biotechnologie besser nutzbar zu machen.

Viele Chemiker erforschen derzeit, wie man aus den kleinen Kohlenstoffverbindungen Methan und Methanol grössere Moleküle herstellt. Denn Methan kommt auf der...

Im Focus: Topologische Quantenzustände einfach aufspüren

Durch gezieltes Aufheizen von Quantenmaterie können exotische Materiezustände aufgespürt werden. Zu diesem überraschenden Ergebnis kommen Theoretische Physiker um Nathan Goldman (Brüssel) und Peter Zoller (Innsbruck) in einer aktuellen Arbeit im Fachmagazin Science Advances. Sie liefern damit ein universell einsetzbares Werkzeug für die Suche nach topologischen Quantenzuständen.

In der Physik existieren gewisse Größen nur als ganzzahlige Vielfache elementarer und unteilbarer Bestandteile. Wie das antike Konzept des Atoms bezeugt, ist...

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

International führende Informatiker in Paderborn

21.08.2017 | Veranstaltungen

Wissenschaftliche Grundlagen für eine erfolgreiche Klimapolitik

21.08.2017 | Veranstaltungen

DGI-Forum in Wittenberg: Fake News und Stimmungsmache im Netz

21.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Fraunhofer IPM präsentiert »Deep Learning Framework« zur automatisierten Interpretation von 3D-Daten

22.08.2017 | Informationstechnologie

Globale Klimaextreme nach Vulkanausbrüchen

22.08.2017 | Geowissenschaften

RWI/ISL-Containerumschlag-Index erreicht neuen Höchstwert

22.08.2017 | Wirtschaft Finanzen