Webb findet staubreiches Wassereis in 3I/ATLAS, das eisigen Welten jenseits des Neptun ähnelt

Webbs Infrarotspektren von 3I/ATLAS zeigen Wassereis in Körnern von etwa einem Mikrometer Durchmesser, stark mit Staub vermischt. Die Form der Eisbande ähnelt der eisiger Körper, die jenseits des Neptun kreisen. Das berichtete das Team von Silvia Protopapa am 26. Oktober 2026 in The Astrophysical Journal Letters.

Was Webb gemessen hat

Astronomen entdeckten 3I/ATLAS im Sommer 2025, als der Komet ins Sonnensystem eintrat. Er ist erst das dritte Objekt, das von außen hereinkommt, nach 1I/'Oumuamua im Jahr 2017 und 2I/Borisov im Jahr 2019. Sein Heimatstern ist unbekannt, doch er scheint aus der Richtung des Sternbilds Schütze zu kommen. Forscher vermuten, dass er sich in einer protoplanetaren Scheibe gebildet hat, möglicherweise vor 12.000.000.000 Jahren. Damit wäre er mehr als doppelt so alt wie das Sonnensystem.

Webbs Messungen stützen diese Altersschätzung. Das Verhältnis von Deuterium zu Wasserstoff im Wasser des Kometen liegt bei etwa 1 Prozent und damit um ein Vielfaches höher als bei Kometen des Sonnensystems. Das Verhältnis von Kohlenstoff-12 zu Kohlenstoff-13 liegt deutlich über den Werten, die man bei lokalen Kometen und im nahen interstellaren Gas findet. Diese Kombination deutet auf Eis hin, das bei weniger als etwa 30 Kelvin entstand, in einer metallarmen Ecke der frühen Milchstraße.

Webbs Nahinfrarotspektrograph NIRSpec beobachtete 3I/ATLAS am 8. August 2025, am 22. Dezember 2025 und am 1. April 2026. Die drei Besuche verteilten sich über etwa acht Monate und umschlossen das Perihel, den sonnennächsten Punkt des Kometen, am 29. Oktober 2025. Das Instrument zerlegt Licht in Wellenlängen. Daraus lässt sich ablesen, aus welchem Material etwas besteht und in welchem physikalischen Zustand es sich befindet.

Wassereis hinterlässt normalerweise eine tiefe Absorptionsbande bei etwa 3 Mikrometern und zwei schwächere Banden bei etwa 1,5 und 2,0 Mikrometern. Die meisten eisigen Kometen zeigen alle drei. Bei 3I/ATLAS war die Bande bei 3 Mikrometern stark, während die Banden bei kürzeren Wellenlängen schwach waren oder fehlten. „Diese Kombination war ein Rätsel“, sagte Silvia Protopapa vom Southwest Research Institute, die die Studie leitete.

Modellanpassungen deuteten auf Körner von etwa einem Mikrometer oder kleiner. Jedes davon ist eine Mischung aus Wassereis und Staub. Webb wies außerdem Wasserdampf, Kohlendioxid und Kohlenmonoxid um den Kometen nach. Das Spektrum vom April 2026 sprach für eine zweite Population eisreicher Körner, größer als die früheren, aber immer noch etwa ein Mikrometer groß. Es zeigte zudem eine schwache Struktur, die zu kristallinem Eis passt. Das Team konnte nicht klären, ob das Eis seine Struktur geändert hatte oder ob Korngröße und Staubgehalt das Signal erklären.

Martin Cordiner vom Goddard Space Flight Center der NASA und der Catholic University of America leitet das Webb-Programm und ist Mitautor der Studie. „Wir haben das Programm so angelegt, dass es bereit war, sobald ein aktiver interstellarer Komet gefunden wurde, und dass wir ihn über die Zeit verfolgen konnten“, sagte er. Das Team wollte wissen, was Eis, Staub und Gas des Kometen über Planetesimale aussagen, die Bausteine der Planeten, um andere Sterne.

Warum Staub das Spektrum verändert

Licht legt in solchen Körnern nur eine kurze Strecke zurück. Dadurch werden die Banden bei 1,5 und 2,0 Mikrometern schwächer, und die Bande bei 3 Mikrometern bleibt stark.

Die Größe ist nicht der Unterschied. Protopapa sagte, die Körner von 3I/ATLAS seien etwa so groß wie die in unseren eigenen Kometen. „Was sie zu unterscheiden scheint, ist der Anteil an Staub, der mit dem Eis vermischt ist“, sagte sie.

Ein Modell nutzte Pyroxen, ein Silikatmineral, um das ungewöhnliche Absorptionsmuster nachzubilden. Die Forscher verglichen den Kometen mit Kometen des Sonnensystems und mit mehreren Klassen von transneptunischen Objekten, den eisigen Körpern jenseits des Neptun. Das Spektrum des Kometen liegt zwischen beiden Gruppen und passt zu keiner von ihnen genau. Am nächsten kommen ihm transneptunische Objekte, deren Spektren ebenfalls Kohlendioxideis und organische Verbindungen zeigen.

Was der Vergleich zeigt und was nicht

Die Ähnlichkeit betrifft die Form der Wasser-Eis-Bande. Sie belegt nicht, dass Kohlendioxid, organische Stoffe oder Gesteinsmaterial in gleicher Menge vorhanden sind.

Das Team vermutet, dass eisige Planetesimale um verschiedene Sterne ein Kontinuum von Korngrößen teilen, von fast reinem Eis bis zu Eis, das mit Staub vermischt ist. 3I/ATLAS liegt dabei am staubigen Ende. „Aber als wir ihn neben die fernen eisigen Welten unseres eigenen Sonnensystems stellten, wirkte er nicht mehr fehl am Platz“, sagte Protopapa. Die Studie „JWST Reveals Refractory-rich Water Ice in Interstellar Comet 3I/ATLAS: Evidence for a Continuum of Grain Properties across Protoplanetary Disks“ erschien in The Astrophysical Journal Letters (doi: 10.3847/2041-8213/aea60d).

Die Autoren beschreiben den gemeinsamen Bereich als Möglichkeit, die geprüft werden muss. Sie nennen es keinen Beweis dafür, dass der Komet und die fernen Objekte des Sonnensystems unter gleichen Bedingungen entstanden.

Was offen bleibt

Eine Frage ist, was sich zwischen den Beobachtungen verändert hat. „Wir können noch nicht sagen, ob die Veränderungen über die Zeit daher kommen, dass die Sonne die Körner bei jeder Beobachtung anders aufheizt, oder daher, dass neues Material freiliegt, weil die Oberfläche des Kometen nahe der Sonne abgetragen wurde“, sagte Michael Kelley von der University of Maryland, der zweite Autor der Arbeit. „Beides ist möglich, und es zu unterscheiden gehört zu den offenen Fragen, die wir angehen wollen.“

Die Auswertung vom Dezember war schwieriger als die beiden anderen. Stärkere Gas- und organische Emissionen sowie Wärmestrahlung des Staubs erschwerten die Modellierung der Eiskörner.

Webbs letzter Blick fiel auf den 1. April 2026, als der Komet 5,7 astronomische Einheiten von der Sonne entfernt war. Beim ersten Besuch war er etwa 494.000.000 Kilometer entfernt. Beim letzten lag er etwa 853.000.000 Kilometer entfernt und entfernte sich wieder. Der Komet verlässt jetzt unser Blickfeld.