Bennus Glycin könnte in gefrorenem, strahlungsbelastetem Eis entstanden sein, so eine Isotopenstudie der Penn State

Die Studie untersuchte ein Staubkorn von Bennu, nicht größer als ein Teelöffel, und konzentrierte sich auf Glycin, die einfachste Aminosäure und ein Molekül mit zwei Kohlenstoffatomen. Das Team nutzte eigens angefertigte Instrumente an der Penn State, um Isotope zu messen, also leichte Unterschiede in der Atommasse, die als chemische Fingerabdrücke wirken. Die Messungen erfassten organische Verbindungen bis hinunter zu Pikomolen.

Die Forscher sagten, einige Aminosäuren in Bennu hätten sich wahrscheinlich anders gebildet als bisher angenommen. "Unsere Ergebnisse stellen die gängige Vorstellung auf den Kopf, wie Aminosäuren in Asteroiden entstanden sind", sagte Allison Baczynski, Assistenzprofessorin für Geowissenschaften an der Penn State und Mitautorin der Studie. "Es sieht nun so aus, als gäbe es viele Bedingungen, unter denen diese Bausteine des Lebens entstehen können, nicht nur dort, wo warmes flüssiges Wasser vorhanden ist."

Ein kälterer Weg für Glycin

Bisher war die Strecker-Synthese die wichtigste Hypothese für die Bildung von Glycin. Dabei reagieren Blausäure, Ammoniak und Aldehyde oder Ketone in flüssigem Wasser. Die neuen Ergebnisse deuten darauf hin, dass Bennus Glycin möglicherweise gar nicht in warmem Wasser entstanden ist, sondern in gefrorenem Eis, das in den äußeren Bereichen des frühen Sonnensystems Strahlung ausgesetzt war, sagte Baczynski.

Die Arbeit berichtet, dass Bennus Glycin nicht sauber zur Strecker-Geschichte passt. Das Team maß die beiden Kohlenstoffpositionen von Glycin getrennt. In Bennu ähnelten sich diese beiden Kohlenstoffe innerhalb der Fehlergrenze; in Murchison unterschieden sie sich deutlich. Das Team maß außerdem bestimmte Aldehyde und Ketone in einem anderen Bennu-Extrakt. Diese Verbindungen waren stärker an Kohlenstoff-13 abgereichert als Bennus Glycin, eine Diskrepanz, die eine ausschließliche Strecker-Erklärung für Bennu unwahrscheinlicher machte.

Isotope und Murchison

In einer pulverisierten Bennu-Probe mit der Bezeichnung OREX-800107-183 identifizierte das Team 19 Aminosäuren, mehrere davon in linker und rechter Spiegelform. Viele wiesen Kohlenstoff- und Stickstoffisotopenwerte über den typischen irdischen Werten auf, was für einen Ursprung im Weltraum spricht.

Bennus Glycin hatte einen Kohlenstoffisotopenwert von +21 plus oder minus 6 Promille und einen Stickstoffwert von +185 plus oder minus 10 Promille. Der Stickstoffwert von Murchisons Glycin lag bei +78 plus oder minus 6 Promille, Bennus Wert war also mehr als doppelt so hoch. Die Kohlenstoffwerte der beiden Meteoriten ähnelten sich innerhalb der Unsicherheit. Bennus beta-Alanin ergab +12 plus oder minus 6 Promille für Kohlenstoff und +170 plus oder minus 4 Promille für Stickstoff. Der beta-Alanin-Wert von Murchison lag bei +63 plus oder minus 4 Promille.

Der Vergleichsfall war der Meteorit Murchison, der 1969 in Australien niederging. Murchisons Aminosäuren scheinen in flüssigem Wasser bei milden Temperaturen entstanden zu sein, Bedingungen, wie sie auf den Mutterkörpern solcher Meteoriten und auf der frühen Erde geherrscht haben könnten. Ophélie McIntosh, Postdoktorandin an der Penn State und Mitautorin der Studie, sagte, die Aminosäuren in Bennu zeigten ein ganz anderes Isotopenmuster als die in Murchison. Die Ergebnisse legten nahe, dass die beiden Mutterkörper in chemisch unterschiedlichen Regionen des Sonnensystems entstanden sind.

Bennus zwei spiegelbildliche Formen von Glutaminsäure tragen deutlich unterschiedliche Stickstoffwerte, was der Erwartung widerspricht, dass solche Paare eine gemeinsame Isotopensignatur teilen.

Warum der Weg zählt

Aminosäuren verbinden sich zu Proteinen, die nahezu jede biologische Funktion erfüllen, vom Aufbau von Zellen bis zur Katalyse chemischer Reaktionen. Glycin in Asteroiden oder Kometen zu finden deutet darauf hin, dass einige der grundlegenden Zutaten des Lebens im Weltraum entstanden und auf die frühe Erde gelangt sein könnten, sagte Baczynski.

Die Bennu-Probe entging einem Großteil des Kontaminationsrisikos, das Meteoriten betrifft. Sie kam versiegelt zurück und wurde unter hochreinem Stickstoff im Johnson Space Center der NASA aufbewahrt. Meteoriten fallen dagegen durch eine reaktive Atmosphäre und liegen danach auf einem feuchten, lebendigen Planeten.

Was das Team als Nächstes will

Baczynski sagte, das Team hoffe, eine Reihe verschiedener Meteoriten auf ihre Aminosäuren zu untersuchen. Ziel sei festzustellen, ob es noch mehr Vielfalt bei den Bedingungen und Wegen gibt, die die Bausteine des Lebens hervorbringen können. "Wir haben jetzt mehr Fragen als Antworten", sagte sie.