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Nach mehr als zwölf Jahren ging im September 2016 die wohl spannendste Weltraummission der vergangenen Jahre zu Ende. Damals wurde die Raumsonde Rosetta auf dem Kometen Chury gezielt zum Absturz gebracht, bevor ihre Energie zur Neige ging. Die Reise zum Kometen dauerte zehn Jahre, danach kreiste sie während zweier Jahre in einem Abstand von zehn Kilometern um den kosmischen Eisbrocken. Eines der Instrumente auf der Sonde wurde vom Team der Berner Weltraumforscherin Kathrin Altwegg entwickelt. Mit ihrem Massenspektrometer Rosina wurde die physikalisch-chemische Zusammensetzung des Kometen Chury untersucht. Er steuerte Antworten zur Frage bei, welche Rolle Kometen bei der Entstehung unseres Sonnensystems und bei der Entstehung von Leben auf der Erde spielten. Die FN trafen Kathrin Altwegg im Vorfeld ihres Vortrags im Rahmen der Paul-Rhyner-Stiftung.
Kathrin Altwegg, welche Erkenntnisse hat die Rosetta- Mission der ESA zur Entstehung unseres Sonnensystems geliefert?
Unser Sonnensystem hat sich aus einer Wolke von Staub, Eis und Gasen entwickelt. Sie müssen sich das vorstellen wie die Staubfusel, die man beim Staubsaugen unter dem Bett vorfindet, diese lockeren Staubgebilde: So ist das Sonnensystem gleichermassen entstanden. Es gab eine elektrostatische Anziehung zwischen den Staubkörnern, die Klumpen bildeten und langsam anwuchsen. Unsere Untersuchungen haben gezeigt, dass die Kometen die Urbausteine dieses Sonnensystems sind. Sie sind älter als unser Sonnensystem und ihr Material ist einfach so im Universum vorhanden.
Woraus schliessen Sie, dass die Kometen älter sind?
Die Zusammensetzung des Kometenmaterials ist den sehr kalten, dunklen Molekülwolken sehr ähnlich, aus denen Sterne entstehen und deren Zusammensetzung mit Radioastronomie erforscht werden kann. Daraus können wir herleiten, dass Kometenmaterial in solchen Wolken entstanden sein muss und die Entstehung des Sonnensystems praktisch unverändert überstanden hat.
Wenn die Kometen die Urbausteine des Sonnensystems sind, müsste dann die Zusammensetzung der Erde nicht die gleiche sein?
Nicht unbedingt. Zwar war wahrscheinlich die sogenannte Ursuppe die gleiche – also die unbekannte Mischung aus organischen und anorganischer Substanzen, die die Entstehung von Leben ermöglichte. Weil die Erde aber nah an der Sonne entstand, war alles flüchtige Material schon weg, bevor sie sich fertig gebildet hatte. Geblieben ist nur das feste Material, weshalb die Erde relativ trocken ist. Kometen dagegen entstanden am äusseren Rand des Sonnensystems, sie wurden nie heiss und bestehen etwa zur Hälfte aus Wasser.
Das heisst, die Erde musste zwingend von aussen «befruchtet» werden. Wasser hat Chury aber nicht gebracht, entgegen der Vermutung vor der Mission.
So ist es: Wir konnten widerlegen, dass das Wasser auf der Erde von Kometen kommt. Das zeigen auch Messungen bei elf weiteren Kometen. Kometen haben viel schwereres Wasser.
Man weiss also immer noch nicht sicher, woher das Wasser auf der Erde kommt. Was wäre denn noch denkbar?
Eine Theorie besagt, dass das Wasser im Erdmantel gespeichert war. Wasser kann in Mineralien als «hydratisiertes Mineral» überleben, auch wenn es heiss ist. Meteoriten haben auf diese Art etwa zwei bis fünf Prozent Wasser behalten und die Erde wahrscheinlich auch. Eine andere Theorie ist, dass das Wasser von Asteroiden kam, was ich aber bezweifle.
Und was haben Kometen nun gebracht, wenn nicht Wasser?
Wir haben das Edelgas Xenon auf dem Kometen Chury gemessen. Seine Zusammensetzung ist nicht die gleiche wie beim Xenon im Erdinnern, aber die gleiche wie in der Erdatmosphäre. Das heisst, unsere Atmosphäre passt nicht zur Erde, aber gut zu Kometen. Daraus schliessen wir, dass ein Viertel unseres Xenons von Kometen stammt. Um so viel Xenon zu liefern, brauchte es ungefähr 100 000 Kometeneinschläge. Diese brachten natürlich nicht nur Xenon, sondern auch organische Moleküle.
Und damit Leben?
Nein, nicht direkt. Aber organische Moleküle bestehen aus Kohlenstoffverbindungen. Sie bewirkten, dass Leben entstehen konnte.
Aber wie weiss man, dass es auf der Erde vor den Kometeneinschlägen nicht doch organische Moleküle gab?
Es gibt bei den hydrothermalen Quellen – von Magma erhitztes Wasser, das aus dem Meeresgrund austritt – organische Moleküle, aber nicht in der nötigen Konzentration. Das ist zwar auch der Fall, wenn ein Komet ins Meer fällt. Dann schmilzt er und wird in den Wassermassen verdünnt. Wenn er aber in den Thuner- oder den Schiffenensee fällt, dann ist die Konzentration seines organischen Materials sehr schnell sehr hoch. Dieses reagiert mit dem Wasser und den Mineralien. Und es kann sein, dass RNA und DNA auf der Erde so entstanden sind.
Welches sind die Erkenntnisse, die Sie am meisten überrascht haben?
Wie komplex die Chemie im Universum ist. Es existieren Stoffe, für die es keine Sonne, keine Erde, keine biologische Aktivität braucht, bis hin zu den Aminosäuren, den Grundbausteinen des Lebens. Das gibt es einfach. Ein Komet ist sehr viel komplexer, als man gedacht hat. Und es stimmt eben nicht, dass Kometen gleich alt sind wie das Sonnensystem, sie sind sehr viel älter.
Wenn die Schülerinnen und Schüler der Klimastreiks sagen, dass wir nur eine Erde haben, stimmt das?
Ja, damit haben sie völlig recht. Wir haben nur diese eine Erde. Das heisst nicht, dass es nicht andere Planeten mit Leben gibt. Denn die Kometen sind universell, wie wir gesehen haben.
Auch in unserem Sonnensystem?
Nein, aber in einem anderen. Wir haben hundert Milliarden Sterne allein in unserer Galaxie. Und heute weiss man, dass fast jeder Stern seine Planeten hat. Angesichts der Moleküle, die einfach vorhanden sind und nichts mit der Erde zu tun haben, ist die Wahrscheinlichkeit relativ hoch, dass es auch anderswo Leben gibt. Aber wir Menschen haben nichts davon. Die Leute, die sagen, dass wir auf den Mars gehen können, liegen stockfalsch. Solche Aussagen machen mich wütend. Dort können wir nicht leben. Der Mars verfügt weder über ein Magnetfeld noch über eine Atmosphäre und ist so der kosmischen Strahlung ausgesetzt. Diese würde unsere DNA zerstören.
Und warum ist die Erde noch besonders?
Sie ist am richtigen Ort, sie hat flüssiges Wasser, sie ist nicht zu gross, so dass die Gravitation nicht zu hoch ist und wir nicht alle flach sind. Sie hat ein Magnetfeld und eine Atmosphäre, die uns vor kosmischen Strahlen schützen. Das ist einmalig, zumindest in unserem Sonnensystem.
Und was denken Sie über die Klimakatastrophe, die uns droht, wenn wir nichts tun?
Was wir machen, ist ganz sicher nicht gut. Klimaerwärmung heisst nicht, dass Leben unmöglich wird, aber es wird anders verteilt, und das führt sofort zu politischen Unruhen. Das kann man schon heute beobachten. Und der Mensch ist sicher dumm genug, dass er sich umbringt. Aber Warm- und Kaltzeiten hat es schon immer gegeben, auch ohne Mensch, und es wird sie wieder geben. Astronomisch gesehen ist die Erde ein Auslaufmodell. Die Bedingungen für ihre Bewohnbarkeit sind derzeit im Optimum, aber das ist eine vorübergehende Phase. Irgendwann in Millionen von Jahren wird das Leben zu Ende gehen.
Sie verfügen immer noch über zwei Millionen Datensätze, die nicht ausgewertet wurden. Welche Erkenntnisse erhoffen Sie sich noch?
Wir wissen zum Beispiel nicht, wie das Eis im Inneren des Kometen gemischt ist und wie er geschichtet ist. Aber ich hoffe auch noch auf weitere Kometenmissionen. Denn abgesehen von den Wasseruntersuchungen, wo wir die Ergebnisse von insgesamt zwölf Kometen haben, ist die Untersuchung eines einzigen Kometen statistisch ohne Relevanz.
Sie wollten ursprünglich Archäologin werden. Jetzt sind Sie kosmische Archäologin. Mit welchen Gefühlen warteten Sie auf die Ergebnisse der Mission? Ist das, wie wenn man einem Geheimnis auf der Spur ist?
Die Astronomen schauen mit Teleskopen ins Weltall, die zum Teil auch Moleküle sehen. Aber ich habe mich gefühlt, wie wenn ich das Material in den Händen hätte, weil Rosina mein Baby war, das die Messungen vornahm und mir die Antworten in Form von Daten gab.
Was lernen wir Menschen aus solcher Forschung?
Erstens versucht die Forschung, fundamentale Fragen zu beantworten wie: Woher kommen wir, wohin gehen wir, sind wir allein? Zweitens zeigt sie uns, wie einmalig die Erde ist und dass wir zu ihr Sorge tragen müssen. Denn es gibt keine Alternative. Selbst wenn es irgendwo noch eine schöne Erde gibt, werden wir nie dorthin kommen. Die höchste Geschwindigkeit, von der wir wissen, ist die Lichtgeschwindigkeit. Eine Raumsonde kommt nicht weit in einem Menschenleben, nicht mal aus unserem Sonnensystem hinaus, wofür man ungefähr 20 000 Jahre braucht. Schliesslich finde ich es immer wieder fantastisch, dass wir Menschen in der Lage sind, unseren eigenen chemischen und physikalischen Ursprung zu verstehen.
Wie hat das Ihr persönliches Leben verändert?
Es relativiert etliches. Ich akzeptiere viel mehr, dass das menschliche Leben endlich ist, und das ist gut so. Aber meine Moleküle oder Atome werden immer irgendwo bleiben, und vielleicht entsteht daraus auch wieder einmal Leben.
Grosser Saal des Chemie-Departements der Universität, Museumsweg 9, Freiburg. Kathrin Altwegg erzählt von der Rosetta-Mission, Do., 28. März, 20.15 Uhr.
Definition
Boten aus der Urzeit unseres Sonnensystems
Kometen sind die Urbausteine unsers Sonnensystems. Die meiste Zeit haben sie weit weg im sogenannten Kuipergürtel verbracht, ausserhalb der Bahn des Zwergplaneten Pluto, oder in der Oortschen Wolke, die bis zum Rande unseres Sonnensystems reicht. Entsprechend ist ihre Zusammensetzung noch sehr ursprünglich. Erst wenn diese Objekte in ihrer fernen Bahn gestört und zur Sonne hin abgelenkt werden, nennt man sie Kometen. In der Nähe der Sonne verdampft das im Kometen enthaltene Eis, was dann zusammen mit dem Staub den bekannten Schweif bildet. Und eben diese Gase haben die Berner Forschenden mit ihrem Massenspektrometer Rosina untersucht.
Zur Person
Professorin für Weltraumforschung
Kathrin Altwegg ist Astrophysikerin und emeritierte Professorin für Weltraumforschung und Planetologie an der Universität Bern. Sie war Direktorin des Center for Space and Habitability der Universität Bern. Altwegg wurde 1951 in Balsthal als Tochter einer Ärztin und eines Arztes geboren. Sie wollte ursprünglich Archäologin werden. Nach der Matur 1970 nahm sie als einzige Frau ihres Jahrgangs das Studium der Physik an der Uni Basel auf. 1980 doktorierte sie. Nach zwei Jahren in New York wurde sie 1982 an der Universität Bern Assistentin im Bereich Weltraumforschung und Planetologie. Als 1985 ihr erstes Kind zur Welt kam, reduzierte Kathrin Altwegg ihr Pensum auf 50 Prozent, nach der Geburt der jüngeren Tochter ging sie auf 25 Prozent zurück. 1996 vollendete sie ihre Habilitation im Bereich Sonnensystem. Im selben Jahr wurde sie Chefin des Projekts Rosina, das die Erforschung des Kometen Churyumov-Gerasimenko zum Ziel hatte. Das Projekt umfasste die Entwicklung mehrerer Instrumente, die in die Sonde Rosetta der ESA eingebaut wurden.