Mittwoch, 9. November 2011

Astronomen entdecken potentiell geeignete Entstehungsorte für organische Moleküle in unserer Galaxie

Methanol-Moleküle im Umfeld eines jungen Sterns (Illu.) | Copyright: NASA

New York/ USA - Nach jahrelanger Beobachtungszeit haben US-Astronomen in unserer Galaxie jene Orte identifiziert, an welchen die Bedingungen für die Entstehung komplexer organischer Moleküle besonders geeignet sind. Sollte sich die Panspermie-Theorie bestätigen, nach der auch die Grundlagen des irdischen Lebens aus dem All stammen, so könnte die Entdeckung der Forscher einen wichtigen Schritt in der Suche nach dem kosmischen Ursprung des Lebens darstellen. Die Schlussfolgerungen der Forscher haben auch Auswirkungen auf die Frage nach der Wahrscheinlichkeit für außerirdisches Leben in der Milchstraße.

Bei ihrer Suche konzentrierten sich die Wissenschaftler um Douglas Whittet vom "Rensselaer Polytechnic Institute" (rpi.edu) gemeinsam mit Kollegen des "Ames Research Center" der NASA, vom "SETI Institute" und der "Ohio State University" mit Methanol, auf eine der Schlüsselzutaten für die Synthese organischer Moleküle, die auch zur Entstehung von Leben - vergleichbar mit jenem, wie wir es auf der Erde kennen - führen kann. Ihre Ergebnisse werden die Forscher in der kommenden Ausgabe (20. November 2011) des Fachmagazins "Astrophysical Journal" veröffentlichen.

"Die Entstehung von Methanol ist einer der grundlegenden Wege der Entstehung komplexer organischer Moleküle im interstellaren Raum", erläutert Whittet. Gelingt es den Forschern jene Regionen in unserer Galaxie zu identifizieren, wo geeignete Bedingungen zur Methanolproduktion herrschen, ermöglicht dies auch einen besseres Verständnis der Frage, wo und wie die zur Entstehung von Leben notwendigen komplexen organischen Moleküle entstehen. "Anders ausgedrückt: folgt man dem Methanol so folgt man jener Chemie, aus der Leben hervorgeht."

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Bereits zuvor hatten Astronomen im All große Konzentrationen einfacher Moleküle wie beispielsweise Kohlenstoffmonoxid in jenen Wolken nachgewiesen, in denen Sterne entstehen. Damit jedoch komplexe organische Moleküle entstehen können, muss beispielsweise Wasserstoff in einen chemischen Prozess gebracht werden. Am besten gelingt dies auf der Oberfläche kleinster Staubpartikel im All. "Unter den richtigen Bedingungen", so Whittet weiter, "reagiert Kohlenstoffmonoxid hier bei niedrigen Temperaturen mit Wasserstoff und lässt Methanol (CH3OH) entstehen. Dieses dient dann als wichtiges Sprungbrett für die Bildung komplexerer organischer Moleküle." Dass Methanol im interstellaren Raum existiert, war zwar bereits bekannt, bislang lagen jedoch kaum Informationen darüber vor, wo es entsteht.

Die Wissenschaftler um Whittet haben nun herausgefunden, dass Methanol am häufigsten im Umfeld einer bestimmten Sorte junger Sterne und in den kalten Materiewolken von Sternentstehungsgebieten vorkommt.

In ihrem Artikel schlussfolgern die Forscher, dass es sich bei diesen Orten wahrscheinlich um den Ursprung des kosmischen Methanols handelt. In diesen sogenannten "sweet spots" hänge es nun von der Geschwindigkeit ab, mit der die Moleküle die Oberflächen der Staubpartikel um die jungen Sterne erreichen. Die Rate der Ablagerung der Moleküle auf diesen Partikeln könne dann entweder zur fruchtbaren Produktion organischer Moleküle oder in eine chemische Sackgasse führen.

"Wenn sich die Kohlenmonoxid-Moleküle zu schnell auf der Oberfläche der Staubkörnchen bilden, haben sie nicht die Möglichkeit, sich mit diesen zu komplexen Molekülen zu verbinden. Stattdessen werden die Moleküle von Eis bedeckt und eine weitere chemische Reaktion wird verhindert. Auch wenn dieser Vorgang zu langsam vor sich geht schwinden die Chancen für eine Reaktion im sinne komplexer organischer Moleküle."

Ihre Ergebnisse haben die Wissenschaftler auch mit den Daten zur Konzentration von Methanol im Innern von Kometen verglichen, um damit eine Basis für die Methanolproduktion im Sonnensystem zu bestimmen: "Kometen sind wie Zeitkapseln und können die frühe Geschichte des Sonnensystem in sich bewahrt haben, da sich in ihrem Innern Material findet, das sich seit der Entstehung des Sonnensystems nicht verändert hat." Durch die Bestimmung der Methanolkonzentration im Innern von Kometen können die Wissenschaftler also auch Rückschlüsse auf die Menge an Methanol ziehen, die während der Entstehung des Sonnensystems vorhanden war.

Die Ergebnisse dieser Analyse belegt, dass die Methanolkonzentration von nur wenigen Prozent bei der Geburt unseres Sonnensystems jener im normalen interstellaren Raum gleicht. Damit ist die deutlich niedriger als in den von den Astronomen nun identifizierten potentiellen "sweet spots", wo die Methanol-Dichte deutlich höher ist.

"Das bedeutet, dass unser Sonnensystem kein sehr wahrscheinlicher Ort für die Entstehung von komplexen organischen Molekülen war. Allerdings wissen wir, dass es dennoch für die Entstehung des Lebens ausgereicht hatte", so Whittet.

Die Ergebnisse der Studie zeigen also, dass es in der Milchstraße Planetensysteme geben könnte, in welchen die Entstehung von Leben noch sehr viel wahrscheinlicher ist, als im Sonnensystem.

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