Asteroid Bennu ist chemisch gesehen ein Mischling, der weder eindeutig ins innere noch ins äußere Sonnensystem passt. Das zeigen Analysen eines halben Gramms Asteroidenmaterial, das die NASA-Sonde OSIRIS-REx zur Erde gebracht hatte, an der ETH Zürich. Demnach entstand Bennu vor rund 4,5 Milliarden Jahren in einer Übergangszone nahe der Grenze, an der Wasser zu Eis gefror. Der junge Jupiter wirkte dabei wie ein Sieb, das nur feinsten Staub passieren ließ.
Bennu umrundet die Sonne einmal in 1,2 Jahren und kommt der Erde nach Angaben der ETH Zürich alle sechs Jahre auf rund 300.000 Kilometer nahe. Diese Nähe nutzte die NASA, um mit der Raumsonde OSIRIS-REx Proben von seiner Oberfläche zu entnehmen. Am 23. September 2023 landete die Kapsel mit rund 120 Gramm Asteroidenmaterial in der Wüste von Utah. Ein kleiner, aber wertvoller Teil davon ging an die Isotopengeochemikerin Maria Schönbächler nach Zürich, die ein halbes Gramm für ihre Analysen erhielt. Ihr Labor begann sofort mit den Untersuchungen. Inzwischen sind sie abgeschlossen und in der Fachzeitschrift Science Advances veröffentlicht. Sie liefern nicht nur einen chemischen Fingerabdruck der Mineralien von Bennu, sondern auch neue Einsichten darin, wie das Sonnensystem in seinen ersten Millionen Jahren aufgebaut war und woher die Bausteine der Planeten stammen.
Bisher gingen viele Planetenforscher davon aus, dass Asteroiden wie Bennu weit draußen im Sonnensystem entstanden, möglicherweise in denselben kalten Regionen, in denen sich auch Kometen bildeten. Außerdem galt es als wahrscheinlich, dass Bennu erst relativ spät in der Geschichte des Sonnensystems zusammenwuchs. Die neuen Daten sprechen gegen beide Annahmen. Stattdessen deuten sie auf einen Entstehungsort in einer besonderen Zone, in der sich Material aus dem inneren und dem äußeren Teil der jungen Staubscheibe um die Sonne vermischte. Bennu trägt nach den Worten von Schönbächler Merkmale beider Regionen in sich. Damit rückt ein kleiner, kohlenstoffreicher Himmelskörper, der kaum größer ist als ein Hochhaus, ins Zentrum einer Frage, die weit über ihn selbst hinausreicht: Wie mischten sich die Rohstoffe, aus denen später auch die Erde entstand, bevor die Planeten ihre heutige Form annahmen?
Für ihre Analysen untersuchte das Team die Isotope der Elemente Eisen, Titan und Chrom. Isotope sind Atome desselben Elements, die sich nur in ihrer Masse unterscheiden. Ihr Mischungsverhältnis hängt davon ab, aus welchem Staubreservoir ein Himmelskörper stammt, und bleibt über Milliarden Jahre nahezu unverändert. Zusammengenommen ergeben sie deshalb einen Fingerabdruck, mit dem sich Herkunft und bis zu einem gewissen Grad auch das Alter eines Asteroiden bestimmen lassen. Die Messungen zeigen, dass Titan und Eisen in Bennu gleichmäßig verteilt sind. Zudem hat der Asteroid offenbar nahe Verwandte. Sein Isotopenmuster gleicht dem des Asteroiden Ryugu, von dem die japanische Sonde Hayabusa2 Proben mitbrachte, und dem der sogenannten CI-Meteoriten, einer seltenen Klasse ursprünglicher, kohlenstoffreicher Gesteinsbrocken. Alle drei entstanden demnach im selben kosmischen Staubreservoir und unterscheiden sich deutlich von anderen Asteroiden, Meteoritengruppen und Planeten.
Am wahrscheinlichsten lag der Geburtsort von Bennu, Ryugu und den CI-Meteoriten nach Einschätzung des Teams nahe der Wasser-Eis-Linie. Diese Grenze markiert den Abstand zur jungen Sonne, ab dem Wasserdampf gefriert. Hier vermischten sich vor rund 4,5 Milliarden Jahren Materialien aus dem inneren und äußeren Bereich der Staubscheibe, und das Eis wirkte als Klebstoff, der feinste Staubteilchen miteinander verband. Das Szenario erklärt auch, warum Bennu so wasserreich ist. Eis in der Nähe verdampfte, und ein Teil des Wasserdampfs kondensierte genau dort wieder, wo sich der spätere Asteroid bildete. Die Forscher beschreiben Bennu deshalb als sehr ursprünglichen Himmelskörper, dessen Material sich seit der Geburt des Sonnensystems kaum verändert hat. Einen ausführlichen Überblick über die Arbeit gibt die Mitteilung der ETH Zürich vom 23. September 2026.
Eine Schlüsselrolle schreiben Schönbächler und ihre Mitautoren dem Gasriesen Jupiter zu. Er entstand sehr früh, nur etwa eine Million Jahre nach der Geburt der Sonne, und wuchs rasch. In der kreisenden Scheibe aus Staub, Gas und Wassereis, aus der sich die übrigen Planeten und Asteroiden formten, wirkte er nach dem Bild der Forscher wie ein Brückenpfeiler in einem Fluss. Grobes Material blieb an ihm hängen, während feiner Staub aus verschiedenen Regionen der Scheibe um ihn herumströmte und sich in der Übergangszone gleichmäßig durchmischte. Genau dort bildeten sich die Vorläufer von Bennu, Ryugu und den CI-Meteoriten. Weil der Asteroid vor allem aus diesem gründlich gemischten Feinstaub besteht, ähnelt seine chemische Zusammensetzung auffallend der Sonne selbst. Offen ist allerdings noch, wie stark der junge Jupiter tatsächlich dazu beitrug, dass nur feine Partikel zusammenklumpten. Das Modell ist eine Erklärung, die zu den Messwerten passt, aber noch weitere Prüfungen bestehen muss.
Die Bedeutung des Ergebnisses reicht über Bennu hinaus. Weil sein Material aus der Geburtszeit des Sonnensystems stammt und sich seither kaum verändert hat, könnte der Asteroid den besten Einblick in die ursprüngliche Mischung chemischer Elemente bieten, aus der später die Gesteinsplaneten entstanden. Zudem ist Bennu reich an Wasser und organischen Verbindungen. Damit liefert er Puzzleteile zu der Frage, wie die junge Erde an die Bausteine des Lebens kam. Wie aufwendig Astronomen heute die Entstehung von Planetensystemen rekonstruieren, zeigt auch der Blick auf ferne Welten wie eine glühende Lavawelt mit eigener Atmosphäre. Im Sonnensystem selbst lassen sich solche Fragen dagegen direkt an Proben klären, die Raumsonden zur Erde bringen. Genau deshalb gelten Rückführmissionen als so wertvoll, auch wenn sie nur wenige Gramm Material liefern.
Die Arbeiten an den Bennu-Proben sind in Zürich abgeschlossen, doch die Forscher wollen nun wissen, ob weitere Asteroiden dieselbe Isotopensignatur tragen wie Bennu und Ryugu. Schönbächler blickt dabei bereits auf die nächste Rückführmission. Ende Oktober 2026 soll die japanische Raumfahrtbehörde JAXA eine Sonde zum Marsmond Phobos starten, die dort Material einsammeln und zur Erde bringen soll. Die Kapsel mit den Proben dürfte allerdings erst 2031 zurückkehren. Sollte Phobos einen ähnlichen Fingerabdruck zeigen, wäre das ein Hinweis darauf, dass Material aus der Übergangszone weit durch das innere Sonnensystem verteilt wurde. Zeigt er einen anderen, ließe sich die Karte der Staubreservoire weiter verfeinern. So oder so dürfte jedes zusätzliche Gramm aus dem All helfen, die frühe Geschichte unserer kosmischen Nachbarschaft genauer zu verstehen. Weitere Meldungen zu Planeten, Monden und Asteroiden bündelt die Rubrik Astronomie.
Science Advances, Nucleosynthetic constraints on the origin of Bennu and CI-like asteroids; doi:10.1126/sciadv.aei9107