Sauerstoff in Kometenatmosphäre

Die Gashülle des Kometen Tschurjumow-Gerassimenko enthält einen überraschend hohen Anteil an molekularem Sauerstoff. Das zeigen Messungen der europäischen Raumsonde Rosetta, die den Kern des Kometen seit August 2014 in geringem Abstand begleitet. Die Entdeckung von Sauerstoffmolekülen in der Kometen-Koma sei völlig unerwartet und stelle die derzeitigen Modelle zur Entstehung des Sonnensystems infrage, so die Wissenschaftler der Rosetta-Mission im Fachblatt „Nature“.

Unregelmäßig geformter Himmelskörper, von dem diffuse Strahlen ausgehen.
Komet Tschurjumow-Gerassimenko

„Wir hätten nie gedacht, dass Sauerstoff Jahrmilliarden überstehen kann, ohne sich mit anderen Stoffen zu verbinden“, sagt Kathrin Altwegg von der Universität Bern. Eigentlich ist Sauerstoff sehr reaktionsfreudig und verbindet sich zumeist mit Wasserstoff zu Wasser. Bisherige Versuche, Sauerstoff auf Kometen nachzuweisen, scheiterten. Doch die Messungen mit dem Massenspektrometer Rosina an Bord von Rosetta zeigen nun, dass molekularer Sauerstoff nach Wasser, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid sogar das vierthäufigste Gas in der Koma des Kometen ist.

„Erstaunlich für uns ist auch, dass das Verhältnis von Wasser zu Sauerstoff sich weder mit dem Ort auf dem Kometen noch mit der Zeit ändert“, so Altwegg weiter. Das spricht gegen eine Entstehung des Sauerstoffs durch energiereiche Teilchenstrahlung, wie sie Astronomen auf den Monden der Planeten Jupiter und Saturn sowie in den Saturnringen beobachten. Denn dieser Prozess könnte nur in einer dünnen Schicht an der Oberfläche des Kometenkerns ablaufen. Doch bei jedem Umlauf trägt die Sonnenstrahlung mehrere Meter Materie an der Oberfläche des Himmelskörpers ab. Im Verlauf der mehrmonatigen Messungen wäre dann eine Abnahme des Sauerstoff-Anteils zu erwarten gewesen – die Altwegg und ihre Kollegen jedoch nicht beobachtet haben.

Die Forscher folgern daher, dass der Sauerstoff bereits aus der Zeit vor der Entstehung des Sonnensystems stammen muss, also aus der kalten Molekülwolke, in der sich durch langsame Verdichtung später Sonne und Planeten gebildet haben. Damals könnte der molekulare Sauerstoff in porösem Wassereis eingebettet worden sein. Allerdings müssten diese Eispartikel dann die Entstehungsphase der Kometen unbeschadet überstanden haben – und das steht nicht im Einklang mit den Bedingungen, die von den gegenwärtigen Modellen der Entstehung des Sonnensystems vorhergesagt werden. Dazu sagt Altwegg: „Der Hinweis auf Sauerstoff als uraltes Material wird also wahrscheinlich einige theoretische Modelle über die Bildung des Sonnensystems über den Haufen werfen.“