Wissenschaftler der ETH Zürich haben ein bedeutendes Rätsel um den Asteroiden Bennu gelöst, dessen Ursprung und Entwicklung bislang unklar waren. Durch detaillierte Analysen von Materialproben, die 2023 von der NASA-Mission OSIRIS-REx entnommen wurden, konnte nun aufgezeigt werden, dass Bennu wahrscheinlich nicht in den äußeren Regionen des Sonnensystems entstanden ist, sondern sich vielmehr an der Wasser-Eis-Grenze bildete, während der Gasriese Jupiter heranwuchs.
Bennu umkreist die Sonne in einem Zeitraum von 1,2 Jahren und kommt der Erde alle sechs Jahre bis auf etwa 300.000 Kilometer nahe. Diese Nähe ermöglichte es der NASA, Proben von der Oberfläche des Asteroiden zu entnehmen. Am 23. September 2023 landete der Probenbehälter mit etwa 120 Gramm Material in der Wüste von Utah. Von diesem Material erhielt die ETH Zürich ein halbes Gramm, welches von Professorin Maria Schönbächler, Expertin für Isotopengeochemie, analysiert wurde. Die Ergebnisse der Untersuchungen wurden kürzlich in der Fachzeitschrift Science Advances veröffentlicht und liefern neue Erkenntnisse über die chemische Zusammensetzung von Bennu sowie über die Entstehung unseres Sonnensystems.
Die Forscher untersuchten Isotope von Elementen wie Eisen, Titan und Chrom. Isotope sind Atome eines chemischen Elements mit unterschiedlicher Masse, die zusammen einen spezifischen chemischen Fingerabdruck bilden. Dieser Fingerabdruck erlaubt es den Wissenschaftlern, die Herkunft und das Alter des Asteroiden besser zu bestimmen. Die Analysen ergaben, dass Titan und Eisen in Bennu einheitlich verteilt sind und deuteten darauf hin, dass Bennu enge Verwandte hat – darunter den Asteroiden Ryugu und die CI-Meteoriten, die nur selten auf der Erde gefunden werden. Diese Himmelskörper weisen ähnliche Isotopen-Zusammensetzungen auf, was darauf hinweist, dass sie aus demselben Reservoir von kosmischem Staub entstanden sind.
Bislang gingen Wissenschaftler davon aus, dass Asteroiden wie Bennu vor allem in den äußeren Regionen des Sonnensystems gebildet wurden, möglicherweise in der Nähe von Kometen. Die neuen Daten legen jedoch nahe, dass die Entstehung von Bennu, Ryugu und den CI-Meteoriten in einer Übergangszone nahe der Wasser-Eis-Grenze stattgefunden hat. Diese Grenze zeigt den Punkt an, an dem Wasserdampf zu Eis gefriert. Vor etwa 4,5 Milliarden Jahren vermischten sich in diesem Bereich Materialien aus den inneren und äußeren Regionen des sich bildenden Sonnensystems. Das Eis diente dabei als Klebstoff, der feine Staubpartikel miteinander verband. Schönbächler beschreibt Bennu als „Mischling“, dessen Material Merkmale beider Regionen aufweist.
Die Forscher schlagen ein neues Szenario für die Entstehung dieser Himmelskörper vor, das die frühe Entwicklung von Jupiter in den Mittelpunkt stellt. Der Gasriese formte sich sehr früh durch gravitative Kräfte aus einer Staubwolke, nur eine Million Jahre nach der Geburt unserer Sonne. In der sich daraus bildenden Scheibe aus Staub, Gas und Wassereis entstanden durch kontinuierliche Materialaufnahme weitere Planeten und Asteroiden. Jupiter blockierte grobes Material, während feiner Staub aus verschiedenen Regionen der Scheibe um ihn herumzirkulierte und sich in der Übergangszone an der Wasser-Eis-Grenze vermischte. Dort bildeten sich die Vorläufer von Bennu, Ryugu und den CI-Meteoriten.
Dieses neue Verständnis hilft auch zu erklären, warum Bennu wasserreich ist. Das nahe Eis verdampfte, und ein Teil des Wasserdampfs kondensierte genau an der Stelle, wo Bennu entstand. Zudem wurde Bennu vor allem aus feinem Staub gebildet, was erklärt, warum seine chemische Zusammensetzung der der Sonne so ähnlich ist. Dieser feine Staub war gut durchmischt und kann als Metapher für die Verbreitung von Staubpartikeln in einem Raum gesehen werden.
Bennu bietet somit einen einzigartigen Einblick in die chemischen Elemente, aus denen die Gesteinsplaneten unseres Sonnensystems entstanden sind. Sein Material stammt aus der Zeit der Entstehung unseres Sonnensystems und hat sich seitdem kaum verändert. Die geochemischen Analysen von Bennu helfen, das Verständnis darüber, wie unser Sonnensystem entstand und unter welchen Bedingungen die Planeten gebildet wurden, zu vertiefen. Da Bennu reich an Wasser und organischem Material ist, liefert er zudem wichtige
