Es ist keine ganz einfache Frage, wohl aber eine der größten in den Naturwissenschaften: Woher stammt das Leben auf der Erde? Um uns einer Antwort zu nähern, müssen wir in flachen Tümpeln dümpeln und in die Tiefsee tauchen. Viele große Forscherïnnen haben dazu etwas beigetragen, darunter Charles Darwin, Stanley Miller oder Deborah Kelly.

Franzi und Karl nehmen in dieser Folge die Chemikerin Martina Preiner an Bord: Sie war Wissenschaftsjournalistin und Podcast-Host und wurde quasi während eines Interviews mit einem Forscher, das sie führte, zurück in die Wissenschaft geholt. Sie forschte dann in Düsseldorf sowie Utrecht und machte eine Forschungsreise zu vulkanischen Tiefseequellen. Seit 2023 entwickelt sie eigene Experimente, die den möglichen Stoffwechsel der ersten Arten nachstellen, gemeinsam mit ihren Kollegïnnen am Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie in Marburg.

Martina taucht mit uns tief ein in die Forschungsgeschichte zu jener großen Frage, woher das Leben stammt: Von der Spontanzeugung im 19. Jahrhundert und die Idee der flachen Tümpel über das berühmte Miller-Urey-Experiment im 20. Jahrhundert geht es bis zu Martinas eigenem Forschungsgebiet: Wie die ersten wichtigen Stoffwechsel-Prozesse des Lebens vielleicht ohne komplexe Biomoleküle stattfanden.

Im AstroGeo Podcast erzählen sich die Wissenschaftsjournalisten Franziska Konitzer und Karl Urban regelmäßig eine Geschichte, die ihnen entweder die Steine unseres kosmischen Vorgartens eingeflüstert – oder die sie in den Tiefen und Untiefen des Universums aufgestöbert haben. Der Podcast ist auch auf iTunes oder Spotify zu finden.

Frühere Ausgaben des AstroGeo Podcast gibt es auf astrogeo.de. AstroGeo ist ein Podcast der Riffreporter eG. Er ist frei verfügbar und entsteht durch die finanzielle Unterstützung seiner Hörerinnen und Hörer. Das geht mit einem monatlichen Abonnement oder einer Spende. Diese und jede andere Form der finanziellen Unterstützung hilft dabei, dass der Podcast weiter werbefrei bleibt.

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Der Beitrag AstroGeo Podcast: Wo entstand das Leben auf der Erde? erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: ETH Zürich; 10. August 2022.

10.08.2022 von Marianne Lucien. Der Mond fasziniert Menschen seit jeher. Doch erst zur Zeit von Galileo Galilei begannen Wissenschaftler, ihn richtig zu untersuchen. Im Laufe von Jahrhunderten stellten Forschende verschiedene Theorien über die Entstehung des Mondes auf.

Nun fügen Geochemiker*innen und Petrolog*innen der ETH Zürich der Entstehungsgeschichte des Mondes ein weiteres Puzzleteil hinzu. In einer Studie, die soeben in der Fachzeitschrift «Science Advances» veröffentlicht wurde, zeigt das Forscherteam, dass der Mond die Edelgase Helium und Neon aus dem Erdmantel geerbt hat.

Die neuen Erkenntnisse beeinflussen die derzeit favorisierte «Giant Impact»-​Theorie, mit der Wissenschaftler die Mondentstehung erklären. Diese Theorie geht davon aus, dass der Mond durch eine massive Kollision zwischen der frühen Erde und einem anderen Himmelskörper entstanden ist. «Unsere Entdeckung bedeutet, dass in der Giant-​Impact-Theorie auch die Edelgase als Faktor einzubeziehen sind», sagt Henner Busemann, Professor am Institut für Geochemie und Petrologie der ETH Zürich.

«Aufregende Entdeckung»
Für diese Studie hat Busemanns Doktorandin Patrizia Will sechs Proben von Mondmeteoriten analysiert. Die Meteoriten wurden von der Nasa in der Antarktis gesammelt und der Forscherin für ihre Untersuchungen zur Verfügung gestellt. Will bestimmte in diesen Meteoritenproben unter anderem den Gehalt der Edelgase Neon und Helium. Diese waren in einer viel größeren Menge vorhanden als erwartet und nur im separierten Glas, was den Sonnenwind als Quelle für die Edelgase ausschloss. Sie mussten also aus dem Innern des Mondes kommen und damit letzten Endes von der Erde vererbt sein. «Dass wir zum ersten Mal Edelgase in basaltischen Materialien vom Mond gefunden haben, die nicht aus dem Sonnenwind stammen können, ist eine aufregende Entdeckung», freut sich Will.

Aufgrund ihrer neuen Erkenntnisse stellen sich die Forschenden den Vorgang so vor: Der junge Mond war vulkanisch aktiv. Magma quoll empor, und erstarrte rasch an der Oberfläche. Durch die rasche Abkühlung bildeten sich Glaspartikel, in welchen die mitgeführten Edelgase Neon und Helium konserviert wurden. Rasch deckten weitere Lavaströme diese Magmaschicht zu und schirmten sie vor kosmischer Strahlung ab, insbesondere vor Sonnenwinden. Dies verhinderte, dass sich chemische Elemente, die im Sonnenwind enthalten sind, in den Glaspartikeln einlagern und deren chemischen Fingerabdruck, die sogenannte Isotopensignatur, verändern konnten.

Per Meteorit zur Erde
Aber wie gelangte das magmatische Mondmaterial mit den Edelgasen auf die Erde? Da der Mond nicht durch eine Atmosphäre geschützt ist, schlagen ständig Asteroiden auf seiner Oberfläche ein. Ein solcher Einschlag war wahrscheinlich stark genug, um Bruchstücke aus den abgeschirmten Lavaschichten des Mondes herauszuschleudern. Diese Gesteinsfragmente gelangten als Meteoriten zur Erde. Viele werden in den Wüsten Nordwestafrikas oder, wie in diesem Fall, in der Antarktis gefunden.

Ihre Untersuchungen haben die Forschenden im Edelgaslabor der ETH Zürich durchgeführt. Dort steht ein hochmodernes Edelgas-​Massenspektrometer namens «Tom Dooley». Seinen Namen erhielt das hochempfindliche Gerät in Anlehnung an einen amerikanischen Folksong, weil es an der Decke des Labors aufgehängt werden musste, um Störungen durch Vibrationen zu vermeiden. Mit dem Tom-​Dooley-Instrument konnte das Forscherteam Glaspartikel von weniger als einem Millimeter Größe aus den Meteoriten messen. «Tom Dooley» ist so empfindlich, dass es als weltweit einziges Instrument in der Lage ist, so geringe Konzentrationen von Helium und Neon nachzuweisen. Es wurde auch dafür eingesetzt, um diese Edelgase in Körnern des Murchison-​Meteoriten nachzuweisen. Die Körner sind rund sieben Milliarden Jahre alt.

Auf der Suche nach den Ursprüngen des Lebens
Zu wissen, wo man in der Nasa-​Sammlung von rund 70’000 Meteoriten suchen muss, ist bei einem solchen Projekt entscheidend. «Ich bin fest davon überzeugt, dass es einen Wettlauf um die Untersuchung schwerer Edelgase und Isotope in diesem Meteoritenmaterial geben wird», sagt ETH-​Professor Henner Busemann, einer der weltweit führenden Wissenschaftler auf dem Gebiet der extraterrestrischen Edelgasgeochemie. Er rechnet damit, dass Forscher*innen bald auch in den Mondmeteoriten nach Edelgasen wie Xenon und Krypton sowie nach weiteren flüchtigen Elementen wie Wasserstoff oder Halogenen suchen werden.

«Obwohl Edelgase für das Leben nicht notwendig sind, wäre es interessant zu wissen, wie sie die brutale und gewaltsame Entstehung des Mondes überlebt haben. Dieses Wissen könnte Wissenschaftler*innen in der Geochemie und Geophysik helfen, neue Modelle zu entwickeln, die allgemeiner zeigen, wie solche höchst flüchtigen Elemente die Entstehung von Planeten in unserem Sonnensystem und darüber hinaus überleben können», sagt Busemann.

Literaturhinweis
Will P, Busemann H, Riebe M, Maden C. Indigenous noble gases in the Moon’s interior, Science Advances, 10 August 2022. DOI: externe Seite10.1126/sciadv.abl4920call_made

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• Mond

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: JPL, University of Arizona.

Bereits seit dem März 2006 umkreist die von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Raumsonde Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) den Mars und liefert seitdem fast täglich neue und immer wieder faszinierende Detailaufnahmen von der Oberfläche und der Atmosphäre unseres äußeren Nachbarplaneten.

Die wissenschaftliche Hauptkamera an Bord des MRO, die von der University of Arizona betriebene HiRISE-Kamera, erreicht dabei mit ihren Aufnahmen eine Auflösung der Planetenoberfläche von bis zu 25 Zentimetern pro Pixel. Eine zweite Kamera an Bord des Orbiters, die CTX-Kamera, erreicht zwar lediglich eine Auflösung von etwa sechs Metern pro Pixel. Durch das bei den CTX-Aufnahmen erreichte größere Gesichtsfeld kann das durch die HiRISE abgebildete Gebiet dabei jedoch in einen räumlich weiter ausgedehnten Kontext versetzt werden.
Im Rahmen ihrer Aktivitäten bilden diese beiden Kameras auch immer wieder regelmäßig die gleichen Abschnitte der Marsoberfläche ab und erfassen dabei Veränderungen, welche sich dort erst in jüngster Vergangenheit ergeben haben. Durch den Vergleich mit älteren Aufnahmen konnten dabei während der letzten Jahre auf aktuelleren Abbildungen der Marsoberfläche definitiv 248 erst kürzlich entstandene Impaktkrater nachgewiesen werden.

Eine auf dieser Zahl basierende Hochrechnung, welche sich auf die gesamte Marsoberfläche bezieht, führte jetzt zu dem Schluss, dass pro Jahr mehr als 200 kleinere Asteroiden oder Kometenfragmente auf dem Mars einschlagen und dabei Krater mit einem Durchmesser von mehr als 3,9 Metern Durchmesser erzeugen. Die hierfür verantwortlichen Objekte verfügen vor dem Eintritt in die Marsatmosphäre typischerweise über Durchmesser von lediglich ein bis zwei Metern.

Vergleichbar große Objekte, welche auch regelmäßig in die Erdatmosphäre eintreten, zerbrechen und „verglühen“ noch innerhalb der Lufthülle unseres Heimatplaneten, bevor sie die Erdoberfläche erreichen können. Hierbei liefern sie den Betrachtern jedoch ein faszinierendes Spektakel und werden allgemein als Boliden oder „Feuerkugeln“ bezeichnet. Aufgrund der im Vergleich zur Erdatmosphäre deutlich dünneren Atmosphäre, welche den Mars umgibt, erreichen solche „kosmischen Trümmerstücke“ die Marsoberfläche jedoch nahezu unbeschadet und verursachen bei ihrem Einschlag entsprechend große Impaktkrater.

„Es ist aufregend, diese neu entstandenen Krater unmittelbar nach ihrer Bildung aufzuspüren“, so Ingrid Daubar von der University of Arizona. „Dies verdeutlicht uns, dass der Mars ein aktiver Planet ist – und wir sind in der Lage, die dabei ablaufenden Prozesse zu verfolgen und zu studieren.“

Laut den an der Studie beteiligten Wissenschaftlern entsteht pro Jahr im Durchschnitt ein Einschlagskrater mit einem Durchmesser von mindestens 3,9 Metern auf einer Fläche, welche in etwa über eine Ausdehnung von rund 700.000 Quadratkilometern – dies entspricht in etwa der Größe des US-Bundesstaates Texas – verfügt. Frühere Schätzungen gingen dagegen noch von einer etwa drei bis zehn mal größeren Impaktrate aus.

„Der Mars verfügt jetzt über die am besten bekannte Kraterentstehungsrate innerhalb unseres Sonnensystems“, so Alfred McEwen von der University of Arizona, der Principal Investigator (PI) der Mars Reconnaissance Orbiter-Mission.
„Durch die lang anhaltende Dauer dieser Mission ergibt sich für uns die wunderbare Möglichkeit, die gegenwärtig erfolgenden Veränderungen auf dem Mars direkt zu verfolgen“, ergänzt Leslie Tamppari vom Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena/Kalifornien, die stellvertretende Projektwissenschaftlerin der Mission.

Einige Beispiele für erst kürzlich erfolgte Impakte auf dem Mars finden Sie hier. Neben diesen Aufnahmen der HiRISE-Kamera sind derzeit auf den Internetseiten der University of Arizona mehr als 28.700 weitere HiRISE-Aufnahmen einsehbar.

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• Mars Reconnaissance Orbiter (MRO)

Der Beitrag Mars: Mehr als 200 neue Einschlagskrater pro Jahr erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Eric Honstrass. Quelle: NASA.

Beim nächsten bewundernden oder auch romantisch verklärten Blick auf unseren Trabanten sollten Sie nicht vergessen, was für ein Glück wir doch haben. Denn neueste Beobachtungen mit Hilfe des NASA-Teleskops Spitzer legen nahe, dass ein Mond mit einer Entstehungsgeschichte wie bei unserem Begleiter etwas Ungewöhnliches im Universum ist und nur bei etwa fünf bis zehn Prozent der Planetensysteme existiert.

„Entsteht ein Mond aus einer so gewaltigen Kollision, sollte der Staub überall hin verteilt werden“, erklärt Nadva Gorlova von der Universität Florida, führende Autorin einer neuen Studie, die am 20. November im Astrophysical Journal erschien. „Gäbe es dort viele Monde in ihrer Entstehung, hätten wir um die Sterne herum Staub sehen können – haben wir aber nicht.“

Sich die Erde ohne Mond vorzustellen, ist nicht einfach. Seit Langem schon ist die vertraute, weiße Kugel ein Objekt der Kunst, der Mythologie und auch der Poesie. Wölfe heulen ihn an und bislang zwölf Menschen hinterließen Fußspuren in seinem Boden. Dank seines gravitativen Einflusses auf die Gezeiten der Erde, hat sich möglicherweise das Leben aus den Ozeanen auf das Land weiterentwickelt.

Wissenschaftler mutmaßen, dass der Mond etwa 30 bis 50 Millionen Jahre nach der Entstehung der Sonne geboren wurde. Diese Geburt war ausgesprochen spektakulär: Ein Körper mit der ungefähren Größe des Planeten Mars stieß wohl mit dem Vorläufer der Erde zusammen und riss große Teile des Erdmantels und des Einschlagskörpers heraus. Trümmer und verdampfte Teile der beiden Körper gelangten in den Erdorbit und formten sich zu unserem Trabanten. Die anderen Monde in unserem Sonnensystem bildeten sich entweder zeitgleich mit ihren Planeten oder aber wurden durch die Schwerkraft der Planeten eingefangen.

Gorlova und ihre Kollegen suchten nach Anzeichen von Staub bei etwa 400 Sternen, die rund 30 Millionen Jahre alt sind. Grob betrachtet in genau dem Alter, in dem unser Mond entstand. Sie fanden heraus, dass nur ein einziger der 400 Sterne in eine derartige verräterische Staubscheibe eingebettet ist. Berücksichtigt man einerseits die Dauer, die eine solche Staubscheibe existiert und andererseits auch die Zeitspanne, innerhalb derer Kollisionen entstehen können, aus denen sich ein Mond formen kann, errechnet sich eine Wahrscheinlichkeit von fünf bis zehn Prozent für einen Mond wie den unsrigen in einem fremden Sternensystem.

„Ob sich aus der einen beobachteten Kollision wirklich ein Mond bilden wird, wissen wir nicht – daher können wirklich mondbildende Ereignisse noch seltener sein, als unsere Berechnungen zeigen“, erklärt George Rieke, einer der Co-Autoren der Studie.

Zudem zeigen die Beobachtungen, dass sich die Prozesse der Planetenentstehung 30 Millionen Jahre nach der Sterngeburt merklich beruhigen. Wie unser Mond bilden sich auch Gesteinsplaneten durch chaotische Kollisionen, die überall Staub verteilen. Gegenwärtig nimmt man an, dass dieser Prozess etwa vierzig Millionen Jahre währt und ungefähr zehn Millionen Jahre nach der Sternentstehung beginnt. Die Tatsache, dass Gorlova und ihr Team lediglich bei einem von vierhundert Sternen Anzeichen von Kollisionsstaub fanden, deutet darauf hin, dass die dreißig Millionen Jahre alten Sterne – zumindest größtenteils – ihre Planetenentstehung bereits abgeschlossen haben.

“Die Beobachtungen junger Sterne, um die Staub wirbelt, dauern nun schon über zwanzig Jahre an“, sagt Gorlova, “aber diese Sterne sind so jung, dass der Staub noch aus der Zeit der Planetenentstehung stammen könnte. Der von uns gefundene Stern ist älter, nämlich in dem Alter in dem unsere Sonne den Prozess der Planetenbildung bereits abgeschlossen hatte und das System Erde-Mond gerade aus einer Kollision heraus entstand.“

Doch Mondliebhaber seien getröstet: Monde entstehen auf verschiedene Weisen. Selbst wenn die Mehrheit der Gesteinsplaneten keinen Mond wie die Erde hat, so vermuten Astronomen dennoch, dass es Milliarden von Gesteinsplaneten irgendwo dort draußen gibt. Und fünf bis zehn Prozent von Milliarden sind immer noch eine beachtliche Menge Monde.

Die künstlerischen Animationen zur Kollision zweier Objekte im All finden Sie hier. [Edit 2021: leider nicht … caltech.edu hostet die Seite nicht mehr]

Der Beitrag Ein nicht alltäglicher Mond erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von ingofroeschmann. Quelle: NASA.

Bislang dachten Astronomen, dass die Geburtenrate des Universums stark zurückgegangen sei und sich nur noch kleine Galaxien formen würden.
„Wir wissen, dass es einmal riesige junge Galaxien gegeben hat, aber wir dachten, dass sie, wie unsere Milchstraße, alle alt geworden seien. Wenn das nun tatsächlich junge Galaxien sind, heißt das, dass es in Teilen des Universums immer noch Brennpunkte der Galaxienentstehung gibt,“ sagt Dr. Chris Martin vom California Institute of Technology und zuständig für die Forschungen des Galaxy Evolution Explorer,.

Martin und einige Kollegen von der John Hopkins University in Baltimore entdeckten drei Dutzend helle, kompakte Galaxien, die den Galaxien ähneln, die sonst nur in zehn Milliarden Lichtjahren Entfernung gefunden wurden. Diese neuen Galaxien sind relativ nah, in einer Entfernung von zwei bis vier Milliarden Lichtjahren. Sie könnten ein Alter von 100 Millionen Jahren bis zu einer Milliarde Jahren haben. Unsere Milchstraße ist 10 Milliarden Jahre alt.

Die Entdeckung deutet darauf hin, dass unser alterndes Universum immer noch jugendliche Züge haben kann. Außerdem bietet es den Astronomen einen gutes Beispiel für die Frühzeit unserer eigenen Galaxie.

„Wir sind jetzt in der Lage, Vorfahren unserer Milchstraße viel detaillierter zu beobachten,“ sagt Dr. Tim Heckman von der John Hopkins University. „Es ist, als hätten wir ein lebendes Fossil in unserem Vorgarten gefunden. Wir dachten, diese Art von Galaxie wäre ausgestorben.“
Die Entdeckungen gehören zum Typ der ultraviolett leuchtenden Galaxien. Sie wurden entdeckt, nachdem der Galaxy Evolution Explorer einen großen Himmelsbereich in diesem Lichtwellenbereich gescannt hatte. Da junge Sterne einen großen Teil ihrer Energie im Ultraviolettbereich abgeben, erscheinen dem Satelliten junge Galaxien wie Diamanten an einem Kiesstrand. Astronomen haben schon früher nach diesen Diamanten geschürft, aber ihre Instrumente deckten zu kleine Himmelsabschnitte ab.

„Der Galaxy Evolution Explorer hat Tausende von Galaxien untersucht, bevor er ein paar ultraviolette Galaxien fand,“ berichtet Dr. Michael Rich von der University of California.
Die neu entdeckten Galaxien sind im ultravioletten Licht etwa zehn Mal heller als die Milchstraße. Das zeigt, dass in ihnen viele Sterne geboren werden und häufig Supernovae explodieren, was in jungen Galaxien der Normalzustand ist.

Der Galaxy Evolution Explorer wurde am 28. April 2003 mit der Mission gestartet, bis zu einer Entfernung von zehn Milliarden Lichtjahren die Form, Helligkeit, Größe und Entfernung von Galaxien mit Hilfe seines 50-Zentimeter Teleskops zu messen.

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