SPHEREx: Nächstes Weltraumteleskop sucht Bausteine des Lebens
Quelle: NASA
Pasadena (USA) – Wo gibt es im weiten All Wasser für potenzielle außerirdische Ozeane auf fernen Planeten und Monden? Das nächste NASA-Weltramteleskop „SPHEREx“ soll danach suchen.
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Alles irdische Leben benötigt Wasser. Daher orientieren sich Wissenschaftler bei der Suche nach außerirdischem Leben oft an der Maxime „Folge dem Wasser“. Die für den 27. Februar geplante NASA-Mission SPHEREx (Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization, and Ices Explorer) soll diese Suche unterstützen und zudem nach weiteren biomolekularen Bausteinen des Lebens fahnden.
Nach dem Start an Bord einer „SpaceX Falcon 9“ von der Vandenberg Space Force Base wird das Observatorium nach Wasser, Kohlendioxid, Kohlenmonoxid und anderen lebenswichtigen Stoffen suchen, die in den interstellaren Staubwolken eingefroren sind – den Geburtsstätten von Sternen und Planeten.
Obwohl es im Weltraum keine freischwebenden Ozeane oder Seen gibt, gehen Forscher davon aus, dass die meisten Wasservorkommen im Universum in Form von Eis an winzigen Staubpartikeln gebunden sind. Auch das Wasser in den Ozeanen der Erde und anderer Himmelskörper könnte ursprünglich aus solchen kosmischen Eisreservoirs stammen.
Blick in die Geburtsstätten von Sternen und Planeten
Die SPHEREx-Mission konzentriert sich auf gewaltige Gas- und Staubgebiete, sogenannte Molekülwolken. Innerhalb dieser „Wolken“ wird SPHEREx auch junge Sterne und die sie umgebenden Scheiben untersuchen, aus denen heraus neue Planeten entstehen.
Während frühere Teleskope wie James Webb (JWST) und das mittlerweile außer Dienst gestellte Spitzer-Teleskop bereits Wasser und andere Moleküle in einzelnen Objekten nachgewiesen haben, ist „SPHEREx“ das erste Observatorium, das die gesamte Galaxie systematisch nach gefrorenen Verbindungen absucht.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Teleskopen, die zweidimensionale Bilder aufnehmen, wird SPHEREx dreidimensionale Daten entlang seiner Sichtlinie erfassen. Dadurch können Wissenschaftler nicht nur die Menge an Eis in einer Molekülwolke bestimmen, sondern auch nachvollziehen, wie sich seine Zusammensetzung in verschiedenen Umgebungen verändert.
Quelle: NASA, ESA, CSA
Durch über 9 Millionen solcher Messungen wird SPHEREx die bislang größte Bestandsaufnahme dieser Materialien im Universum liefern. Die Ergebnisse sollen helfen, die Entstehung von Wasser und anderen Molekülen auf Staubpartikeln besser zu verstehen und herauszufinden, wie verschiedene Umweltbedingungen ihre Verbreitung beeinflussen.
Ein Rätsel der Astronomie
Die Zusammensetzung von Sternen und Planeten spiegelt vermutlich die Molekülwolken wider, aus denen sie entstanden sind. Doch die Details des Planetenentstehungsprozesses sind noch nicht vollständig geklärt – und das Universum hält immer wieder Überraschungen bereit.
So startete 1998 die NASA-Mission SWAS (Submillimeter Wave Astronomy Satellite), um Wasserdampf in Molekülwolken aufzuspüren. Doch die Forscher fanden wesentlich weniger Wasser als erwartet.
„Das hat uns zunächst verwirrt“, erklärt Gary Melnick, Astronom am Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics und Mitglied des „SPHEREx“-Wissenschaftsteams. „Wir erkannten schließlich, dass SWAS nur dünne Wasserdampfschichten an den Oberflächen der Molekülwolken erfasst hatte. Tief im Inneren könnte sich jedoch viel mehr Wasser in gefrorener Form befinden.“
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Diese Theorie wurde durch eine weitere Beobachtung gestützt: SWAS fand weniger Sauerstoffgas als erwartet. Daraus schlossen die Wissenschaftler, dass Sauerstoffatome an Staubkörnern haften blieben und sich mit Wasserstoff zu Wassereis verbanden. Spätere Studien bestätigten diesen Mechanismus.
Zudem bieten Molekülwolken einen gewissen Schutz: Tief im Inneren bewahren sie Wassereis und andere Moleküle vor kosmischer Strahlung, die sie sonst zersetzen würde.
Wenn Licht von Sternen durch eine Molekülwolke hindurchscheint, absorbieren Moleküle wie Wasser und Kohlendioxid bestimmte Wellenlängen. Diese spektroskopischen Fingerabdrücke kann „SPHEREx“ analysieren, um die genaue chemische Zusammensetzung der Wolken zu bestimmen.
Die Mission soll auch beantworten, ab welcher Tiefe in Molekülwolken sich Eis zu bilden beginnt, wie sich die Mengen an Wasser- und Kohlendioxideis mit der Dichte der Wolke verändern und was passiert, wenn sich ein Stern darin bildet.
Zusammenarbeit mit Webb & Co.
Als Durchmusterungsteleskop wurde „SPHEREx“ entwickelt, um große Himmelsbereiche schnell zu kartieren. Die Daten können dann mit hochauflösenden Beobachtungen spezialisierter Teleskope wie James Webb kombiniert werden.
„Wenn SPHEREx eine besonders interessante Region entdeckt, kann Webb sie mit höherer spektraler Auflösung und in zusätzlichen Wellenlängen untersuchen“, erläutert Melnick. „Zusammen könnten diese Teleskope ein extrem leistungsfähiges Duo bilden.“
– Link zur NASA-Webseite SPHEREx
– Link zur SPHEREx-Misison-Webseite (Caltech)
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Recherchequelle: NASA
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