Sie gelten als Überbleibsel der Urzeit unseres Sonnensystems: Viele Asteroiden bestehen noch aus dem Material, aus dem sich einst auch die größeren Himmelskörper unserer kosmischen Heimat gebildet haben. Um die Merkmale von Asteroiden zu erforschen, war man lange auf die Exemplare angewiesen, die auf die Erde gestürzt sind – Meteoriten. Doch die Hayabusa-2-Mission der japanischen Weltraumagentur JAXA hat dies geändert: Eine Sonde hat im Jahr 2020 den Asteroiden Ryugu besucht und erforscht. Es handelt sich dabei um einen etwa 900 Meter großen Himmelskörper mit einer auffallend rautenförmigen Gestalt. Er kreist ähnlich eng um die Sonne wie die Erde und kommt ihr zeitweise so nahe, dass ihn die Hayabusa-2-Sonde gut erreichen konnte.
Neben Untersuchungen vor Ort sammelte die Raumsonde etwa fünf Gramm Gestein. Dieses Probematerial wurde dann für genauere Untersuchungen zur Erde gesandt. Einige der Körnchen wurden dabei für spezielle Analysen an Forschungseinrichtungen in aller Welt verschickt. Am Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen untersuchte ein Team um Fridolin Spitzer die Verhältnisse bestimmter Metall-Isotope in dem Ryugu-Material. Als Isotope werden Varianten desselben Elements bezeichnet, die sich nur durch die Anzahl der Neutronen im Kern unterscheiden. Die Resultate solcher Isotopenanalysen können Hinweise auf die spannende Frage liefern, wie und wo Ryugu ursprünglich einmal entstanden ist.
Neue Hinweise aus Materialanalysen
Als Vergleichsmaterial dienten den Forschenden Meteoriten – Bruchstücke von Asteroiden, die auf die Erde gestürzt sind. Bisher hatte sich bereits gezeigt, dass Ryugu ein eher exotischer Asteroid ist: Er gehört demnach zu einer seltenen Untergruppe der kohligen Chondrite. Die sogenannten CI-Chondrite werden bisher nur von neun auf der Erde entdeckten Exemplaren vertreten. Sie zeichnen sich durch eine spezielle chemische Zusammensetzung aus, die sehr urtümlich erscheint. Man nahm deshalb an, dass sie nicht wie die „normalen“ kohligen Chondrite im Bereich des Jupiters entstanden sind. Ihr Ursprung wurde stattdessen deutlich weiter außen im Sonnensystem verortet, von wo aus sie einst in die Innenbereiche eingewandert sind. „Bisher sind wir davon ausgegangen, dass auch Ryugus Entstehungsort außerhalb der Saturnbahn liegt“, erklärt Co-Autor Timo Hopp vom MPS.
Doch wie das Team berichtet, legen ihre aktuellen Untersuchungsergebnisse nun eine alternative Bildungsmöglichkeit nahe. Die Studie basiert auf Isotopenanalysen des Elements Nickel in den Proben des Asteroiden Ryugu sowie von sechs auf der Erde gefunden Meteoriten. Auch in diesem Fall bestätigten die Signaturen zunächst die enge Verwandtschaft zwischen Ryugu und den CI-Chondriten. Doch dann stieß das Team auf Merkmale, die bestimmte Vorstellungen zur Bildungsgeschichte der unterschiedlichen kohlenstoffreichen Asteroiden grundsätzlich infrage stellten. Bisher führten Forschende die Unterschiede in der Isotopenzusammensetzung zwischen CI-Chondriten und anderen Gruppen kohliger Chondrite auf verschiedene Mischungsverhältnisse bekannter Inhaltsstoffe zurück. So bestehen die CI-Chondriten etwa überwiegend aus feinkörnigem Gestein, ihre Geschwister sind dagegen deutlich reicher an Einschlüssen.
Doch wie das Team nun berichtet, legen die Ergebnisse der Nickel-Messungen nahe, dass es in den Asteroiden eine weitere Komponente gibt: Eisen-Nickel-Körnchen, die sich im Laufe der Asteroidenentstehung ebenfalls angelagert haben müssen. Aus den Analyseergebnissen geht hervor, dass dieser Prozess im Fall von Ryugu und den CI-Chondriten besonders effizient abgelaufen ist. „Bei der Entstehung von Ryugu und den CI-Chondriten einerseits und den anderen Gruppen kohliger Chondrite andererseits müssen offenbar völlig unterschiedliche Prozesse am Werk gewesen sein“, sagt Spitzer.
