Astronomie Wie ein Lebens-Baustein zur Erde reiste

Ohne Phosphor hätte auf der Erde kein Leben entstehen können. Es ist ein zentraler Baustein, der unter anderem im Erbgut aller Lebewesen und in Zellmembranen steckt. Ein Forschungsteam mit Berner Beteiligung hat nun geklärt, wie Phosphor auf die Erde kam.

Welche Zutaten brauchte es, damit vor vier Milliarden Jahren Leben auf der Erde entstehen konnte? Eine wichtige ist auf jeden Fall Phosphor, denn ohne dieses Element gäbe es kein Leben, wie wir es kennen. Wie es allerdings auf die Erde gelangte, war bisher ein ungelöstes Rätsel.

Ein internationales Forschungsteam mit Beteiligung der Universität Bern konnte nun den Weg des Elements aus der Kinderstube von Sternensystemen über Kometen bis zur Erde nachzeichnen.

Die Forschenden nutzten Beobachtungsdaten des Riesenteleskops Alma (Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array) in Chile, das die Europäischen Südsternwarte ESO gemeinsam mit internationalen Partnern betreibt. Damit blickten sie tief in eine Region im Weltall namens AFGL 5142, in der Sterne entstehen. Die Forschenden konnten nachweisen, dass sich bei der Geburt neuer Sterne phosphorhaltige Moleküle bilden, wie die Universität Bern am Mittwoch mitteilte. Das am häufigsten vorkommende Molekül darunter sei Phosphormonoxid, berichten die Wissenschaftler im Fachblatt «Monthly Notices of the Royal Astronomical Society».

Im Eis gefangen

Sterne und Planetensysteme entstehen in interstellaren Wolken aus Gas und Staub. Wo neue Sterne entstehen, kann das dabei entstehende Phosphormonoxid ausfrieren und im Eis und in Staubkörnern der Wolke gefangen werden. Die Staubkörner um den jungen Stern herum verklumpen zunehmend, formen immer grössere Gebilde und schliesslich Kometen, die damit zu Vehikeln für das Phosphormonoxid werden, wie die ESO in einer Mitteilung festhielt. So hat es sich vermutlich auch bei der Entstehung unseres Sonnensystem zugetragen.

Hier kam für die Dokumentation der Reise des Phosphors zur Erde die Universität Bern ins Spiel. Genauer gesagt Maria Drozdovskaya und die inzwischen emeritierte Professorin Kathrin Altwegg, die zusammen mit ihrem Team mit einem Instrument namens «Rosina» an der Rosetta-Mission zur Erforschung des Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko teilnahm. Rosina war ein Massenspektrometer, das an Bord der Rosetta-Sonde die chemische Zusammensetzung der Ausdünstungen des Kometen «erschnupperte».

Kometen brachten Bausteine des Lebens

«Wir hatten zuvor in den Rosina-Daten Hinweise auf Phosphor gefunden, wussten aber nicht, welches Molekül den Phosphor zum Kometen gebracht hatte», liess sich Altwegg in der Mitteilung zitieren. Auf einer Konferenz habe eine Astronomin, die mit Alma Entstehungsgebiete von Sternen untersucht, sie angesprochen und Phosphormonoxid als wahrscheinlichen Kandidaten genannt. «Also ging ich zurück zu unseren Rosina-Daten, und da war es!»

Dank der Kombination der Daten des Riesenteleskops Alma und des Rosina-Instruments im Weltraum konnten die Forschenden somit den wahrscheinlichen Weg des Phosphors zur Erde nachzeichnen. «Kometen haben höchstwahrscheinlich grosse Mengen an organischen Verbindungen zur Erde gebracht», so Altwegg. Die Dokumentation der Reise von Phosphormonoxid stärke diese Verbindung zwischen Kometen und dem Leben auf der Erde.