Astronomen stellen fest, dass der Asteroid Bennu in keine Kategorie passt (und Jupiter könnte daran schuld sein)

Der Asteroid Bennu birgt eine Art Zeitkapsel in seinem Inneren. Seine Bestandteile sind seit den Anfängen des Sonnensystems praktisch unverändert geblieben, und nun konnten Wissenschaftler dank der von der NASA-Mission OSIRIS-REx gesammelten Proben einen Teil der Entstehungsgeschichte des Asteroiden rekonstruieren.

Im September 2023 landete die Kapsel mit den Proben in der Wüste von Utah. Darin befanden sich etwa 120 Gramm Material von Bennu. Ein kleiner Teil davon, gerade einmal ein halbes Gramm, wurde später an die Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich) geliefert, wo ein Team unter der Leitung der Isotopengeochemikerin Maria Schönbächler mit der Untersuchung begann.

Die Ergebnisse wurden soeben in der Fachzeitschrift Science Advances veröffentlicht und liefern ein weiteres Puzzleteil zum Verständnis der Entstehung von Planeten.

Ein chemischer Fingerabdruck, der Bennu mit anderen Himmelskörpern in Verbindung bringt

Die Forscher analysierten die in den Proben nachgewiesenen Eisen-, Titan- und Chrom-Isotope. Diese Atome gehören zu denselben chemischen Elementen, unterscheiden sich jedoch geringfügig in ihrer Masse. Ihre spezifische Kombination fungiert als einzigartiger Fingerabdruck, der Aufschluss über die Herkunft eines Himmelskörpers geben kann.

Die Analysen ergaben, dass Titan und Eisen gleichmäßig über den gesamten Bennu verteilt sind. Außerdem brachten sie einen unerwarteten Zusammenhang ans Licht.

Der Asteroid weist eine bemerkenswert ähnliche Isotopensignatur auf wie Ryugu, ein weiterer primitiver Asteroid, der im Rahmen einer japanischen Weltraummission untersucht wurde, sowie wie die sogenannten CI-Chondrite – Meteoriten, die extrem alt und reich an Kohlenstoff sind. Alle drei scheinen aus demselben Reservoir an kosmischem Staub entstanden zu sein.

Seine Zusammensetzung unterscheidet sich jedoch deutlich von der anderer bekannter Asteroiden, Meteoritengruppen und Planeten.

Bennu entstand dort, wo zwei Regionen des Sonnensystems aufeinandertrafen

Seit Jahren hatten Wissenschaftler vermutet, dass sich Bennu und ähnliche Asteroiden in den äußeren Regionen des Sonnensystems gebildet haben könnten, möglicherweise in der Nähe des Gebiets, aus dem die Kometen stammen. Sie gingen zudem davon aus, dass diese Objekte relativ spät entstanden seien.

Die neuen Erkenntnisse deuten in eine andere Richtung. Das wahrscheinlichste Szenario sieht die Entstehung von Bennu-, Ryugu- und CI-Meteoriten in der Nähe der sogenannten Wasserschneegrenze vor. Dabei handelt es sich um einen Bereich der Scheibe, die die junge Sonne umgab, in dem Wasser vom gasförmigen Zustand in Eis übergehen konnte.

Vor etwa 4,5 Milliarden Jahren, als das Sonnensystem noch im Entstehen begriffen war, vermischten sich in diesem Bereich Stoffe aus seinen inneren und äußeren Regionen. Auch Eis könnte dabei eine entscheidende Rolle gespielt haben, indem es als eine Art Klebstoff fungierte, der die feinsten Staubpartikel miteinander verband.

„Bennu ist ein Hybrid“, erklärt Schönbächler. Seine Zusammensetzung entspricht weder vollständig der des inneren noch der des äußeren Sonnensystems, sondern weist Merkmale von beiden auf.

Jupiters unerwartete Rolle

Wissenschaftler vermuten, dass Jupiter bei diesem Prozess eine entscheidende Rolle gespielt haben könnte. Der Gasriese begann sich wahrscheinlich kurz nach der Entstehung der Sonne zu bilden, möglicherweise bereits innerhalb der ersten Million Jahre.

Da eine riesige Scheibe aus Gas, Staub und Eis den jungen Stern umgab, wuchs Jupiter rasch heran und fungierte als eine Art Barriere. Der Planet könnte den Durchgang vieler größerer Partikel blockiert haben, während kleinere Partikel ihn umfliegen und sich in der Region nahe der Schneegrenze vermischen konnten.

Aus dieser Mischung könnten die Himmelskörper entstanden sein, aus denen schließlich Bennu, Ryugu und die CI-Meteoriten hervorgingen.

Dieses Szenario hilft auch zu erklären, warum Bennu so viel Wasser enthält. Ein Teil des Eises in dieser Region könnte sich in Wasserdampf verwandelt und später wieder kondensiert haben, während der Einfluss des Jupiters die Ansammlung von Feinstaub begünstigte.

Ein Einblick in die Entstehung der Erde

Bennu ist besonders wertvoll, da es Materialien enthält, die seit der Entstehung des Sonnensystems praktisch unverändert geblieben sind. Seine Zusammensetzung könnte einen der besten Einblicke in die ursprüngliche Mischung chemischer Elemente bieten, aus der sich schließlich die Gesteinsplaneten gebildet haben.

Die Forscher wollen nun herausfinden, ob auch andere Asteroiden dieselbe Isotopensignatur aufweisen. Außerdem hoffen sie, genauer zu ermitteln, welchen Einfluss der junge Jupiter auf die Auswahl der Teilchen hatte, aus denen sich diese Himmelskörper schließlich gebildet haben.

Die Forschung zu Bennu mag sich zwar ihrem Ende nähern, doch für Schönbächler beginnt bereits die nächste Herausforderung: die Entnahme von Proben auf Phobos, einem der Marsmonde, im Rahmen der japanischen MMX-Mission. Wenn alles nach Plan verläuft, soll die Sonde Ende Oktober dieses Jahres starten, und die Proben werden voraussichtlich im Jahr 2031 zur Erde zurückkehren.

Das Schweizer Labor wird noch einige Jahre warten müssen. Doch das Material von Bennu hat bereits eines deutlich gemacht: Um zu verstehen, wie sich unsere kosmische Nachbarschaft gebildet hat, müssen wir uns manchmal den Staub, der vor 4,5 Milliarden Jahren eingeschlossen wurde, ganz genau ansehen.