Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kometeneis im Labor

30.05.2016

Poröses Eis, wie es im Weltall überall zu finden ist, haben der Innsbrucker Chemiker Thomas Lörting und sein Team näher unter die Lupe genommen. In der Fachzeitschrift Physical Review Letters berichten die Forscher, wie sie das amorphe Eis beim Aufwärmen beobachtet haben. Die als mögliche Geburtsstätte des Lebens geltenden Eisstrukturen zeigen dabei ein überraschendes Verhalten.

Als die Raumsonde Rosetta im November 2014 den Lander Philae auf den Kometen Tschurjumow-Gerassimenko – kurz Tschuri – niedergehen ließ, war die Spannung groß. Zum ersten Mal war die Menschheit einem dieser durchs Weltall fliegenden Staub- und Eisriesen so nahegekommen.


Blick in die Versuchanordnung am Rutherford Appleton Laboratory in Großbritannien.

Uni Innsbruck

Die folgenden Untersuchungen drehten sich vor allem um das Wasser auf dem Kometen und die Suche nach organischen Verbindungen, die einen Hinweis auf den Ursprung des Lebens geben könnten. „Im Weltall liegt Wasser zu einem sehr großen Teil als amorphes Eis vor“, erklärt Thomas Lörting vom Institut für Physikalische Chemie der Universität Innsbruck.

„Wenn sich Wassermoleküle an der extrem kalten Oberfläche des interstellaren Staubs ablagern, bildet sich Eis mit einer mikroporösen Struktur, die über eine riesige Oberfläche verfügt. Ein Gramm dieses Materials könnte man auf 500 Quadratmeter ausrollen.“

Dieses mit Aktivkohle vergleichbare Eis wirkt im Weltall wie ein Staubsauger, der alle Moleküle in der Umgebung aufnimmt und in den feinen Poren einlagert. Dort sind die Moleküle vor der harten Strahlung im All geschützt. Es gibt deshalb Vermutungen, dass die ersten Moleküle des Lebens, wie Peptide und Proteine, dort entstanden sein könnten.

Geburtsstätte des Lebens?

Thomas Lörting und sein Team haben nun im Labor untersucht, welche Bedingungen in diesen Eis-Poren herrschen. „Wenn Kometen auf die Sonne zufliegen, erwärmt sich das Eis und erweicht“, sagt der Chemiker. „Wir wollten uns das im Detail anschauen und haben das amorphe Eis mit einer ganz neuen Methode näher untersucht.“

Die in einem von Lörtings Team entwickelten Verfahren an der Uni Innsbruck hergestellten Proben wurden dazu nach England überführt und dort im Rutherford Appleton Laboratory in der Nähe von Oxford in einem gepulsten Neutronenreaktor analysiert. „Anhand der Kleinwinkelstreuung lässt sich die Porenstruktur des Eises sehr gut erkennen“, erzählt Lörting.

Gemeinsam mit Kollegen von der Open University in Milton Keynes untersuchten die Innsbrucker Forscher nun, bei welchen Temperaturen und wie genau sich die Mikroporen des Eises verändern: „Die anfangs rauen, zylinderförmigen Poren des Eises werden zunächst glatt und sacken dann in sich zusammen“, schildert Thomas Lörting seine Beobachtungen. „Man kann sich das vorstellen, wie einen Joghurtbecher, der im Backrohr langsam zusammensackt.“ Das Eis bildet dann lamellenförmige, zweidimensionale Strukturen aus. Gleichzeitig reduziert sich die Oberfläche auf weniger als ein Quadratmeter pro Gramm.

Flüssiges Wasser

Eine wichtige weitere Entdeckung: Oberhalb einer Temperatur von minus 150 Grad Celsius bildet sich flüssiges Wasser, das erst bei minus 120 Grad auskristallisiert und die in den Poren gesammelten Moleküle freigibt. Diese bilden beim Flug zur Sonne den für Kometen charakteristischen Schweif. „Die zweidimensionalen Strukturen und das flüssige Wasser bei so extrem tiefen Temperaturen sind eine sehr spezielle Umgebung für chemische Prozesse. Wir wollen in einem nächsten Schritt diese Prozesse mit im Eis eingelagerten Molekülen näher untersuchen“, blickt Lörting bereits in die Zukunft.

Die von den Chemikern im Labor gesammelten Daten sind wichtig für die Kometenforschung, umgekehrt wartet das Innsbrucker Forschungsteam gespannt auf weitere Daten der Rosetta-Mission. „Unter seiner staubigen Haut besteht Tschuri zu einem großen Teil aus diesem amorphen Eis. Messungen der ESA-Sonde sind deshalb für uns von großem Interesse“, sagt Lörting.

Die Experimente von Lörtings Team fanden im Rahmen der Forschungsplattform Material- und Nanowissenschaften der Universität Innsbruck statt und wurden unter anderem vom österreichischen Wissenschaftsfonds FWF und dem ESF Forschungsnetzwerk Micro-DICE finanziell unterstützt.

Publikation: Neutron Scattering Analysis of Water’s Glass Transition and Micropore Collapse in Amorphous Solid Water. Catherine R. Hill, Christian Mitterdorfer, Tristan G. A. Youngs, Daniel T. Bowron, Helen J. Fraser, and Thomas Loerting. Phys. Rev. Lett. 116, 215501
DOI: 10.1103/PhysRevLett.116.215501

Kontakt:
assoz. Prof. Dr. Thomas Lörting
Institut für Physikalische Chemie
Universität Innsbruck
Tel.: +43 512 507 58019
E-Mail: thomas.loerting@uibk.ac.at

Dr. Christian Flatz
Büro für Öffentlichkeitsarbeit
Universität Innsbruck
Tel.: +43 512 507 32022
E-Mail: christian.flatz@uibk.ac.at

Weitere Informationen:

http://homepage.uibk.ac.at/~c724117/ - Forschungsgruppe Thomas Lörting
http://www.uibk.ac.at/physchem/ - Institut für Physikalische Chemie
http://www.uibk.ac.at/advancedmaterials/ - Forschungsplattform Material- und Nanowissenschaften (Advanced Materials)

Dr. Christian Flatz | Universität Innsbruck

Weitere Berichte zu: Innsbrucker Kometen Moleküle Nanowissenschaften

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Leibniz-IWT an Raumfahrtmission beteiligt: Bremer unterstützen Experimente im All
14.08.2018 | Leibniz-Institut für Werkstofforientierte Technologien

nachricht Intensive Laser-Cluster Wechselwirkungen führen zu niedrigenergetischer Elektronenemission
09.08.2018 | Forschungsverbund Berlin e.V.

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: Neue interaktive Software: Maschinelles Lernen macht Autodesigns aerodynamischer

Neue Software verwendet erstmals maschinelles Lernen um Strömungsfelder um interaktiv designbare 3D-Objekte zu berechnen. Methode wird auf der renommierten SIGGRAPH-Konferenz vorgestellt

Wollen Ingenieure oder Designer die aerodynamischen Eigenschaften eines neu gestalteten Autos, eines Flugzeugs oder anderer Objekte testen, lassen sie den...

Im Focus: New interactive machine learning tool makes car designs more aerodynamic

Scientists develop first tool to use machine learning methods to compute flow around interactively designable 3D objects. Tool will be presented at this year’s prestigious SIGGRAPH conference.

When engineers or designers want to test the aerodynamic properties of the newly designed shape of a car, airplane, or other object, they would normally model...

Im Focus: Der Roboter als „Tankwart“: TU Graz entwickelt robotergesteuertes Schnellladesystem für E-Fahrzeuge

Eine Weltneuheit präsentieren Forschende der TU Graz gemeinsam mit Industriepartnern: Den Prototypen eines robotergesteuerten CCS-Schnellladesystems für Elektrofahrzeuge, das erstmals auch das serielle Laden von Fahrzeugen in unterschiedlichen Parkpositionen ermöglicht.

Für elektrisch angetriebene Fahrzeuge werden weltweit hohe Wachstumsraten prognostiziert: 2025, so die Prognosen, wird es jährlich bereits 25 Millionen...

Im Focus: Robots as 'pump attendants': TU Graz develops robot-controlled rapid charging system for e-vehicles

Researchers from TU Graz and their industry partners have unveiled a world first: the prototype of a robot-controlled, high-speed combined charging system (CCS) for electric vehicles that enables series charging of cars in various parking positions.

Global demand for electric vehicles is forecast to rise sharply: by 2025, the number of new vehicle registrations is expected to reach 25 million per year....

Im Focus: Der „TRiC” bei der Aktinfaltung

Damit Proteine ihre Aufgaben in Zellen wahrnehmen können, müssen sie richtig gefaltet sein. Molekulare Assistenten, sogenannte Chaperone, unterstützen Proteine dabei, sich in ihre funktionsfähige, dreidimensionale Struktur zu falten. Während die meisten Proteine sich bis zu einem bestimmten Grad ohne Hilfe falten können, haben Forscher am Max-Planck-Institut für Biochemie nun gezeigt, dass Aktin komplett von den Chaperonen abhängig ist. Aktin ist das am häufigsten vorkommende Protein in höher entwickelten Zellen. Das Chaperon TRiC wendet einen bislang noch nicht beschriebenen Mechanismus für die Proteinfaltung an. Die Studie wurde im Fachfachjournal Cell publiziert.

Bei Aktin handelt es sich um das am häufigsten vorkommende Protein in höher entwickelten Zellen, das bei Prozessen wie Zellstabilisation, Zellteilung und...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Das Architekturmodell in Zeiten der Digitalen Transformation

14.08.2018 | Veranstaltungen

EEA-ESEM Konferenz findet an der Uni Köln statt

13.08.2018 | Veranstaltungen

Digitalisierung in der chemischen Industrie

09.08.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Kleine Helfer bei der Zellreinigung

14.08.2018 | Biowissenschaften Chemie

Neue Oberflächeneigenschaften für holzbasierte Werkstoffe

14.08.2018 | Materialwissenschaften

Fraunhofer IPT unterstützt Zweitplatzierten bei SpaceX-Wettbewerb

14.08.2018 | Förderungen Preise

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics