Quelle: Rathaus Rostock 4. Oktober 2023.

4. Oktober 2023 – Ulrich Köhler vom DLR Institut für Planetenforschung Berlin berichtet über die Mission der Planetensonde „JUICE“, deren Ziel es ist, herauszufinden, ob es mächtige Ozeane unter den Eiskrusten der drei Eismonde des Planeten Jupiter gibt. Der Planetengeologe hat bereits die NASA-Mission GALILEO zum Jupiter 1995 bis 2003 begleitet und verfügt über profunde Kenntnisse der damaligen Messungen und Beobachtungen, die die jetzige Aufgabenstellung der Planetensonde JUICE maßgeblich beeinflusst haben.

Dr. Alessandro Airo, Leibniz-Institut für Evolutions- und Biodiversitätsforschung Berlin, wird im Rahmen seines Vortrags erläutern, wie man sich Leben auf Eismonden vorstellen kann, welche Grundbedingungen gegeben sein müssen, damit Leben existieren kann und was dies für außerirdische Ökosysteme bedeutet. Dr. Airo ist Geomikrobiologe, sein Forschungsgebiet die Astrobiologie: Die Suche nach dem Leben im Weltall.

Die Veranstaltung wird moderiert von Kapitän Peter Jungnickel und die Teilnahme ist kostenfrei. Um Anmeldung im Internet unter der Adresse www.vhs-hro.de, unter Tel. 0381 381-4300 oder persönlich während der Sprechzeiten wird gebeten.

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Quelle: Freie Universität Berlin 2. Dezember 2022.

2. Dezember 2022 – Die Studie entstand im Rahmen des Forschungsprojektes „Habitat OASIS“, das vom Europäischen Forschungsrat mit einem ERC Consolidator Grant gefördert wird, und wurde am Freitag in der wissenschaftlichen Fachzeitschrift Astrobiology veröffentlicht.

Enceladus, einer der Monde des Saturn, ist berühmt für seine kryovulkanischen Fontänen, die er ins Weltall ausstößt. Diese Fontänen bestehen zum Großteil aus Eiskörnern, die von einem unterirdischen Wasserozean stammen. Ähnliche Prozesse finden vermutlich auch auf Jupiters Mond Europa statt. Raumsonden können die ausgestoßenen Eiskörner mit sogenannten Einschlagsionisations-Massenspektrometern analysieren und geben somit Einblick in die Zusammensetzung des unterirdischen Ozeanwassers. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der Freien Universität Berlin ist es nun erstmals in Laborexperimenten gelungen, das Erscheinungsbild von Bakterien-Bestandteilen in Massenspektren solcher Eiskörner detailgetreu vorherzusagen. „In unseren Experimenten konnten wir zeigen, dass DNA, Lipide und sogar Zwischenprodukte von Stoffwechselvorgängen in den ausgestoßenen Eiskörnern mit zukünftigen Raumsonden technisch eindeutig nachweisbar wären“, erläutert Dr. Fabian Klenner, einer der Erstautoren der Studie. „Das funktioniert sogar, wenn diese Biomoleküle in nur wenigen Eisteilchen und in sehr geringen Konzentrationen vorkämen.“

Im Rahmen ihrer Studie untersuchten die Forschenden zwei verschiedene Arten von Bakterien und stellten fest, dass einige der untersuchten Biomoleküle klar voneinander unterscheidbare und vom jeweiligen Bakterium abhängige biologische „Fingerabdrücke“ in den Massenspektren hinterlassen. „Es ist also nicht nur möglich, Bestandteile von Bakterien auf außerirdischen Wasserwelten zu identifizieren, sondern auch verschiedene Bakterienarten voneinander zu unterscheiden“, betont Dr. Fabian Klenner.

Die Ergebnisse dieser Studie kommen gerade rechtzeitig für NASA‘s Europa Clipper Mission, die im Oktober 2024 zu Jupiters Mond Europa starten soll. Die Raumsonde wird ein Massenspektrometer mitführen, das für das Aufspüren der Bausteine des Lebens geeignet ist und an dem die Forschungsgruppe Planetologie und Fernerkundung der Freien Universität Berlin maßgeblich beteiligt ist.

Die internationale Studie wurde in Zusammenarbeit mit Wissenschaflerinnen und Wissenschaftlern der Universität Zürich, der Open University in Milton Keynes, NASA’s Jet Propulsion Laboratory in Kalifornien und der Universität Leipzig durchgeführt.

Originalpublikation:
https://www.liebertpub.com/doi/10.1089/ast.2022.0063

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• Europa Clipper (EC) zum Jupitermond Europa

Der Beitrag Studie: Bausteine des Lebens wären in unserem Sonnensystem technisch nachweisbar erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Freie Universität Berlin 15. September 2022.

15. September 2022 – Einige der Eismonde im äußeren Sonnensystem beherbergen potenziell bewohnbare Ozeane, wie zum Beispiel der Jupitermond Europa oder der Saturnmond Enceladus. Massenspektren, die von Raumsonden in der Umgebung dieser Monde aufgenommen werden, erlauben Rückschlüsse auf die Zusammensetzungen der Ozeane. Eine detaillierte Auswertung dieser Daten erfordert Kalibrationsexperimente in einem Labor der Freien Universität Berlin. Dort wurden bisher tausende Massenspektren aufgenommen, die zunehmend schwierig mit den Weltraumdaten zu vergleichen sind. Um dieses Problem zu lösen, wurde innerhalb der Arbeitsgruppe Planetologie und Fernerkundung eine umfangreiche Datenbank entwickelt.

Die Datenbank beinhaltet alle Laborspektren und erlaubt es, die gespeicherten Daten nach einer Vielzahl von Parametern zu filtern. Dies erleichtert und verbessert die Auswertung von Massenspektren aus dem Weltall erheblich, wie z.B. jene, die vom SUrface Dust Analyzer aufgenommen werden, der sich an Bord von NASA’s bevorstehender Europa Clipper mission befindet.

Ein freigegebener Teil der Daten ist öffentlich zugänglich unter LILBID spectral reference library. Die Studie von Klenner et al. wurde kürzlich in Earth and Space Science veröffentlicht.

Veröffentlichung
Fabian Klenner, Muhammad Umair, Sebastian H. G. Walter, Nozair Khawaja, Jon Hillier, Lenz Nölle, Zenghui Zou, Maryse Napoleoni, Arnaud Sanderink, Wilhelm Zuschneid, Bernd Abel, Frank Postberg: Developing a Laser Induced Liquid Beam Ion Desorption Spectral Database as Reference for Spaceborne Mass Spectrometers, doi.org/10.1029/2022EA002313,
https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2022EA002313,
pdf: https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1029/2022EA002313.

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• Europa Clipper (EC) zum Jupitermond Europa

Der Beitrag Neue Datenbank zur Entschlüsselung der Zusammensetzung von Ozeanwelten entwickelt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: Eidgenössische Technische Hochschule Zürich (ETH Zürich), ETH-News Arian Bastani 8. Juli 2022.

Obwohl die Erde seit langem detailliert untersucht wird, sind einige grundlegende Fragen immer noch nicht beantwortet. Eine davon betrifft die Entstehung unseres Planeten, über dessen Anfänge sich die Forschenden immer noch im Unklaren sind. Nun schlägt ein internationales Forschungsteam unter der Leitung der ETH Zürich und des Nationalen Forschungsschwerpunkts PlanetS basierend auf Laborexperimenten und Computersimulationen eine neue Antwort auf diese Frage vor. Die Studie haben die Forschenden in der Fachzeitschrift Nature Astronomy publiziert.

Eine unerklärliche Diskrepanz
«Die vorherrschende Theorie in der Astrophysik und Kosmochemie besagt, dass die Erde aus sogenannten chondritischen Asteroiden entstanden ist. Das sind relativ kleine, einfache Blöcke aus Gestein und Metall, die sich früh im Sonnensystem gebildet haben», erklärt der Hauptautor der Studie, Paolo Sossi, Professor für experimentelle Planetologie an der ETH Zürich. «Das Problem an dieser Theorie ist, dass keine Mischung dieser Chondriten die exakte Zusammensetzung der Erde erklären kann. Diese ist wesentlich ärmer an leichten, flüchtigen Elementen wie Wasserstoff und Helium als man erwarten würde.»

Um diese Diskrepanz zu erklären, wurden im Laufe der Jahre verschiedene Hypothesen formuliert. So wurde beispielsweise postuliert, dass die Kollisionen der Objekte, aus denen sich später die Erde bildete, zu einer starken Erhitzung geführt haben. Dadurch seien die leichten Elemente verdampft, so dass am Ende eben ein Planet mit der heutigen Zusammensetzung der Erde zurückblieb.

Misst man jedoch die Isotopenzusammensetzung von verschiedenen Elementen auf der Erde, werden diese Theorien unplausibel, ist Sossi überzeugt: «Die Isotope eines chemischen Elements haben alle gleich viele Protonen, aber unterschiedlich viele Neutronen. Isotope mit weniger Neutronen sind leichter und sollten daher einfacher entweichen können. Wäre die Theorie der Verdampfung durch Erhitzung richtig, würde man heute auf der Erde weniger von diesen leichten Isotopen finden als in den ursprünglichen Chondriten. Doch genau das zeigen die Isotopenmessungen eben nicht.»

Ein kosmischer Schmelztiegel
Das Team um Sossi hat daher nach einer anderen Lösung gesucht. «Dynamische Modelle, mit denen wir die Entstehung von Planeten simulieren, zeigen, dass sich die Planeten in unserem Sonnensystem nach und nach gebildet haben. Anfänglich kleine Körner sind mit der Zeit zu kilometergroßen Planetesimalen herangewachsen, indem sie durch ihre Anziehungskraft immer mehr Material angesammelt haben», erklärt Sossi. Ähnlich wie Chondrite sind auch Planetesimale kleine Körper aus Gestein und Metall. Aber im Gegensatz zu Chondriten wurden sie ausreichend erhitzt, um sich in einen metallischen Kern und einen felsigen Mantel zu differenzieren. «Außerdem können Planetesimale, die sich in verschiedenen Gebieten um die junge Sonne oder zu verschiedenen Zeiten gebildet haben, eine sehr unterschiedliche chemische Zusammensetzung aufweisen», ergänzt Sossi. Die Frage ist nun: Könnte die zufällige Kombination verschiedener Planetesimale tatsächlich zu einer Zusammensetzung führen, die derjenigen der Erde entspricht?

Um dies herauszufinden, führte das Team Simulationen durch, bei denen Tausende von Planetesimalen im frühen Sonnensystem miteinander kollidierten. Dabei wurden die Modelle so ausgelegt, dass mit der Zeit Himmelkörper entstanden, welche den vier Gesteinsplaneten Merkur, Venus, Erde und Mars entsprechen. Die Simulationen zeigen nun, dass eine Mischung vieler verschiedener Planetesimale tatsächlich zur effektiven Zusammensetzung der Erde führen könnte. Mehr noch: Die Zusammensetzung der Erde ist sogar das statistisch wahrscheinlichste Ergebnis dieser Simulationen.

Eine Blaupause für andere Planeten
«Auch wenn wir es vermutet hatten, war dieses Ergebnis für uns doch sehr bemerkenswert», erinnert sich Sossi. «Wir haben jetzt nicht nur einen Mechanismus, der die Entstehung der Erde besser erklärt, sondern auch eine Referenz, um die Entstehung der anderen Gesteinsplaneten zu erklären», meint der Forscher. Man könnte mit dem Mechanismus zum Beispiel vorhersagen, wie sich die Zusammensetzung des Merkurs von jener anderer Gesteinsplaneten unterscheidet. Oder wie felsige Exoplaneten anderer Sterne zusammengesetzt sein könnten.

«Unser Studie zeigt, wie wichtig es ist, sowohl die Dynamik als auch die Chemie zu berücksichtigen, wenn man die Entstehung von Planeten verstehen will», hält Sossi fest. «Ich hoffe, dass unsere Erkenntnisse zu einer engeren Zusammenarbeit zwischen Forschenden aus diesen beiden Bereichen führen.»

Publikation
Sossi P et.al. Stochastic accretion of the Earth. Nature Astronomy, 8. Juli 2022. DOI: 10.1038/s41550-​022-01702-2
https://www.nature.com/articles/s41550-022-01702-2

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• Planetenentstehung

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