Der erdnahe Asteroid (101955) Bennu steht schon seit einigen Jahren im Fokus der Forschung. Denn dieser rund 500 Meter große und 60 Millionen Tonnen schwere Asteroid könnte der Erde in ferner Zukunft gefährlich nahekommen, gleichzeitig gilt er als besonders spannendes Relikt aus der Frühzeit des Sonnensystems. Um mehr über Bennu zu erfahren, hat die NASA ihre Raumsonde OSIRIS-REx zum Asteroiden geschickt. Diese sammelte ab 2018 zunächst Daten, dann nahm sie im Jahr 2020 Proben von Bennus Oberfläche und brachte sie 2023 zur Erde zurück.
Rätselhafte Doppelnatur
Die Messdaten und ersten Probenanalysen zeigten eine überraschend komplexe Zusammensetzung des Asteroiden: Bennu enthält demnach gebundenes Wasser, Eis und Minerale, die aus salzhaltigen Flüssigkeiten entstanden sein müssen. Dies legt nahe, dass der Asteroid im kalten, äußeren Bereich des Sonnensystems und seiner protoplanetaren Scheibe entstanden sein muss. Gleichzeitig fanden sich in den Bennu-Proben jedoch auch kohlenstoffhaltige Minerale und Silikate, deren Zusammensetzung auf einen Ursprung in Sonnennähe hinweist.
Wie ist diese „Doppelnatur“ des Asteroiden zu erklären? Einige Astronomen vermuten, dass Bennu relativ spät und weit außen entstanden sein muss, jenseits von Jupiter und Saturn. „Dieses Modell suggeriert, dass sich Chondriten des seltenen Ivuna-Typs in derselben Region bildeten wie Kometen und dass sie erst später durch Wechselwirkungen mit Uranus und Neptun in das innere Sonnensystem transportiert wurden“, erklären Maria Schönbächler von der ETH Zürich und ihr Team. Allerdings passen einige Analyseergebnisse nicht zu diesem Szenario.
Blick von oben in die Probenkapsel der OSIRIS-Rex-Mission. Sie brachte Material vom Asteroiden Bennu zurück zur Erde. — © NASA/Erika Blumenfeld & Joseph Aebersold
Zeitreise mit Isotopen
Um mehr Klarheit über den Ursprung von Bennu zu schaffen, haben Schönbächler und ihre Kollegen nun Isotope von Eisen, Titan und Chrom in den Asteroidenproben von Bennu näher untersucht. Die Isotopenverteilung kann verraten, in welchem Bereich der solaren Urwolke der Asteroid einst gebildet wurde und aus welchem Material er hervorging. „Sie können daher entscheidende Einblicke in Entstehungsbedingungen und -region der Asteroidenmutterkörper liefern“, so die Forschenden.
Die Analysen ergaben: Bennu unterscheidet sich in seiner Isotopenzusammensetzung deutlich von anderen bekannten Asteroiden – zeigt aber große Ähnlichkeit mit dem Asteroiden Ryugu und weiteren Chondriten vom Ivuna-Typ (CI). „Unsere Isotopendaten sprechen dafür, dass diese CI-Asteroiden in einer Region des Sonnensystems entstanden sind, die Partikel aus verschiedenen Bereichen des protoplanetaren Scheibe enthielt“, berichten Schönbächler und ihr Team. Dies verursachte Bennus Mischung von Material aus dem inneren und äußeren Sonnensystem.
Zwischen Wassereislinie und dem jungen Jupiter
Doch wo lag diese Region? Auf Basis ihrer Analysen und ergänzenden Modellen schließen Schönbächler und ihre Kollegen, dass Bennu knapp außerhalb der Wassereislinie des jungen Sonnensystems entstanden sein muss. Dort war es kühl genug, damit Wasserdampf kondensierte, gefror und sich an Staubkörnchen anlagerte. „Dies erklärt den relativ hohen Wassergehalt, den wir in Bennu, Ryugu und CI-Chrondriten beobachten“, so die Forschenden.
Für die ungewöhnliche Materialmischung dieser Asteroiden war jedoch ein anderer Faktor ausschlaggebend: der Jupiter. Dieser Gasriese entstand schon eine Million Jahre nach der Geburt unserer Sonne und damit früher als alle anderen Planeten. Dadurch beeinflusste Jupiters Präsenz auch die Strömungen von Partikeln in der solaren Urwolke: Er blockierte die Passage von gröberem Material von außen ins innere Sonnensystem und durchmischte durch seinen Schwerkrafteinfluss feine Partikel aus beiden Teilbereichen.
So könnte die protoplanetare Scheibe des Sonnensystems vor rund 4,5 Milliarden Jahren ausgesehen haben. — © Schönbächler et al./ Science Advances, CC-by 4.0
Durchmischtes Reservoir
Dadurch entstand nahe des Jupiter und der Wassereislinie eine Übergangszone, in der sich das Material der protoplanetaren Scheibe auf charakteristische Weise durchmischte. Dort bildeten sich die Vorläufer von Bennu, Ryugu und den CI-Meteoriten. „Diese Position ermöglichte es ihnen, Material aus einem nach innen driftenden, gut durchmischten Reservoir anzulagern, während sie sich weit genug außen befanden, um den wasser- und kohlenstoffreichen Charakter des äußeren Sonnensystems zu bewahren“, schreibt das Team.
Damit haben die Asteroidenproben wertvolle Erkenntnisse nicht nur über Bennu und Ryugu geliefert, sondern auch über die Struktur des frühen Sonnensystems – und damit die Bedingungen, unter denen auch unsere Erde entstand.
Quelle: Maria Schönbächler (Eidgenössische Technische Hochschule Zürich) et al., Science Advances, 2026; doi: 10.1126/sciadv.aei9107
