Sie gelten als astronomische Zeitkapseln aus der Vergangenheit unseres Sonnensystems: Viele Asteroiden bestehen noch aus Material, das an der Bildung der Himmelskörper des Sonnensystems beteiligt war. Was zeichnete diese Planetenbausteine aus? Für Einblicke in diese Frage konnten Wissenschaftler lange nur Exemplare untersuchen, die auf die Erde gestürzt sind: Meteoriten. Doch dabei bestand immer die Möglichkeit, dass es sich bei den gefundenen Inhaltsstoffen um Kontamination mit irdischen Materialien oder um Umwandlungsprodukte durch den Sturz durch die Atmosphäre handelt.
Spannende Post aus dem Weltraum
Doch das hat sich geändert: Die japanische Raumsonde Hayabusa2 hat bei einem Besuch des etwa einen Kilometer großen Asteroiden Ryugu Gesteinsproben von zwei Stellen gesammelt. Ryugu kommt der Erde zeitweilig so nahe, dass der Sonden-Besuch sowie eine Rücksendung von Gesteinsproben möglich war. So landete schließlich am 5. Dezember 2020 Post aus dem All in Australien. Das kostbare Material wurde bereits verschiedenen Untersuchungen unterzogen. Unter anderem konnten in der kohlenstoffreichen Substanz schon organische Moleküle nachgewiesen werden. Nun sind die Wissenschaftler um Yasuhiro Oba von der Universität Hokkaido in Sapporo mit noch feineren Untersuchungsmethoden als zuvor den Bestandteilen des extraterrestrischen Materials nachgegangen.
Die Wissenschaftler verwendeten dazu ein neu entwickeltes Analyseverfahren, das auch mit winzigen Materialmengen zurechtkommt. Im Fall der beiden Ryugu-Proben handelte es sich um jeweils etwa zehn Milligramm. Die Forscher extrahierten Moleküle aus dem Material, indem sie es in einem speziellen Verfahren in Wasser erhitzten. Anschließend wurden die Substanzen mittels Flüssigchromatographie und hochauflösender Massenspektrometrie analysiert, um anhand bestimmter Muster die Identität von Inhaltsstoffen zu klären.
Grundsubstanzen der Biologie
Wie die Forscher berichten, stießen sie auf Spuren spannender Substanzen: allen voran die für die Genetik wichtige Verbindung Uracil. Als Nukleinbase bildet sie eine Informationseinheit der RNA, die Anweisungen für den Aufbau und das Funktionieren von Lebewesen vermittelt. Außerdem fanden die Forscher die manchmal als Vitamin B3 oder Niacin bezeichnete Nikotinsäure, die einen wichtigen Faktor im Stoffwechsel von Organismen darstellt. “Auch andere biologisch relevante Moleküle wurden gefunden, darunter eine Auswahl von Aminosäuren, Aminen und Carbonsäuren, die in Proteinen beziehungsweise im Stoffwechsel vorkommen“, sagt Oba.
Wie der Wissenschaftler betont, ist der wichtige Aspekt der Befunde, dass sich durch die absolut sterile Behandlung des Ryugu-Materials nun irdische Verunreinigungen ausschließen lassen. “Wissenschaftler haben bereits in der Vergangenheit Nukleobasen und Vitamine in bestimmten kohlenstoffreichen Meteoriten auf der Erde gefunden, aber es stellte sich immer die Frage nach einer Kontamination durch den Kontakt mit der Erdumgebung”, erklärt Oba. “Da die Raumsonde Hayabusa2 zwei Proben direkt vom Asteroiden Ryugu entnommen und in versiegelten Kapseln zur Erde gebracht hat, kann dies nun ausgeschlossen werden”. Mit anderen Worten: Die Substanzen mit biologischer Relevanz sind unter Weltraumbedingungen entstanden.
Die Autoren vermuten, dass die Verbindungen aus Vorläufersubstanzen durch photochemische Reaktionen in interstellarem Eis gebildet wurden, das sich später zusammen mit Staub zu Asteroiden zusammenballte. Ultraviolettes Licht und kosmische Strahlung könnten die Moleküle anschließend über Millionen von Jahren weiter verändert haben. Beladen mit diesen speziellen Substanzen prasselten die Asteroiden dann wohl auch auf die junge Erde – mit möglicherweise „fruchtbaren“ Folgen: “Die Entdeckung von Uracil in den Proben von Ryugu bestärkt die aktuellen Theorien über die Herkunft der Nukleobasen auf der frühen Erde”, sagt Oba. Er hofft nun auf weitere Bestätigungen dieser Vermutung: “Die OSIRIS-REx-Mission der NASA wird in diesem Jahr Proben vom Asteroiden Bennu zurückbringen und eine vergleichende Studie der Zusammensetzung dieser Asteroiden wird weitere Daten liefern, die für mehr Hinweise sorgen könnten”, so der Wissenschaftler.
Quelle: Hokkaido University, Fachartikel: Nature Communications, doi: 10.1038/s41467-023-36904-3
