Das Weltraumteleskop James Webb hat eine Entdeckung gemacht, die unsere Vorstellungen über die Chemie in den entlegenen Ecken des Sonnensystems neu überdenken lässt. Astronomen haben eine identische chemische Anomalie auf der Oberfläche zweier völlig unterschiedlicher Welten entdeckt – dem Saturnmond Titan und dem Zwergplaneten Pluto. Dieses Signal deutet auf die Existenz einer unbekannten organischen Verbindung hin, die durch ähnliche atmosphärische Prozesse entstanden ist.

Eine Übereinstimmung, die nicht als Fehler abgetan werden kann

Die Geschichte der Entdeckung begann im November 2022, als der Planetologe Bruno Bézard von der Pariser Sternwarte Beobachtungsdaten zu Titan analysierte. Seine Aufmerksamkeit wurde auf eine seltsame spektrale Bande bei einer Wellenlänge von 5 Mikrometern gelenkt. Um sicherzustellen, dass es sich nicht um einen Gerätefehler handelte, überprüften die Wissenschaftler die Daten mit zwei unabhängigen Instrumenten des JWST: dem Spektrographen für den nahen Infrarotbereich (NIRSpec) und dem Instrument für den mittleren Infrarotbereich (MIRI). Beide Geräte bestätigten das Vorhandensein des Signals.

Anschließend wandte sich Bézard an seinen Kollegen Emmanuel Lellouch, der das Beobachtungsprogramm für Pluto im Mai 2023 leitete. Die Ergebnisse der Datenanalyse des Zwergplaneten waren erstaunlich: Dort wurde ein absolut identisches Signal der Lichtabsorption registriert.

Noch nicht Eis und keine Biosignatur

Experten stellten sofort fest, dass die entdeckte Signatur keinem der katalogisierten Spektren einfacher planetarer Eise entspricht. Bruno Bézard betont einen wichtigen Aspekt: Die gefundene Molekülstruktur ist keine Biosignatur, also kein Anzeichen für Leben. Es ist das Ergebnis präbiotischer Chemie.

Die Ähnlichkeit zwischen Titan und Pluto liegt in der Zusammensetzung ihrer Atmosphären, in denen Stickstoff und Methan dominieren. Unter dem Einfluss der ultravioletten Strahlung der Sonne zerfallen diese Moleküle in den oberen Schichten der Atmosphäre in aktive Fragmente. Anschließend rekombinieren sie und bilden komplexe organische Verbindungen, die als „Schnee“ auf die Oberfläche fallen.

Beweise für einen Oberflächenursprung

Den Wissenschaftlern gelang es, zu beweisen, dass sich die Anomalie tatsächlich auf der Oberfläche und nicht in der Atmosphäre befindet, indem sie sich auf drei Schlüsselfaktoren stützten:

  • Geometrie des Signals auf Titan: Beim Scannen der Scheibe des Mondes vom Zentrum zum Rand schwächte sich das anomale Signal allmählich ab. Dies hängt mit dem Betrachtungswinkel einer ebenen Oberfläche zusammen. Wäre die Quelle ein atmosphärisches Gas, wäre die Signalintensität unverändert geblieben.
  • Dünne Atmosphäre von Pluto: Die Atmosphäre des Zwergplaneten ist zu dünn, um ein Signal dieser Tiefe zu erzeugen. Die einzige mögliche Quelle bleibt die feste Oberfläche.
  • Absenz auf Ganymed: Die Analyse des Jupitermonds Ganymed, der keine stickstoff-methanreiche Atmosphäre besitzt, ergab keine Spuren dieser Anomalie.

Was kommt als Nächstes?

Gegenwärtig arbeiten die Forscher mit neuen JWST-Daten, um eine Karte der Verteilung dieses Signals auf der rotierenden Scheibe von Titan zu erstellen. Dies wird helfen zu verstehen, ob die unbekannte Verbindung mit bestimmten geologischen Strukturen, wie zum Beispiel organischen Dünen, in Verbindung steht.

Antworten auf viele Fragen könnte die NASA-Mission Dragonfly liefern. Der Start des Hubschraubers ist für 2028 geplant, und die Ankunft bei Titan wird Mitte der 2030er Jahre erwartet. Obwohl das Gerät keinen Infrarotspektrometer besitzt, wird sein Massenspektrometer eine direkte Analyse der Zusammensetzung organischer Moleküle direkt auf der Oberfläche des Mondes ermöglichen.