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Kometen haben das Leben auf der Erde wohl doch nicht angestoßen
Kometen gelten seit Langem als mögliche Lieferanten wichtiger chemischer Ausgangsstoffe des Lebens. Doch eine neue Studie stellt diese Rolle für die frühe Erde infrage. Laut Modellrechnungen zerstörten Atmosphäre und Einschlag die fraglichen Moleküle meist, während geeignete Treffer auf trockenem Land so selten waren, dass in mehr als der Hälfte der Simulationen kein einziger gelang.
Cambridge (England). Wie aus einfachen chemischen Verbindungen die ersten Bausteine des Lebens entstanden, ist bis heute ungeklärt. Eine mögliche Ausgangssubstanz ist Cyanwasserstoff (HCN), ein Molekül aus Wasserstoff, Kohlenstoff und Stickstoff, aus dem sich unter geeigneten Bedingungen unter anderem Vorstufen von Erbmolekülen bilden können.
Kometen enthalten Cyanwasserstoff und zahlreiche weitere organische Moleküle. Deshalb gelten sie seit Langem als mögliche Lieferanten solcher Ausgangsstoffe auf die junge Erde. Voraussetzung wäre allerdings, dass die Moleküle die Erdatmosphäre und den anschließenden Aufprall überstehen und danach an einem geeigneten Ort ausreichend konzentriert vorliegen.
Forscher der University of Cambridge um Dr. Richard J. Anslow haben nun untersucht, wie häufig diese Bedingungen in der Frühzeit der Erde tatsächlich erfüllt gewesen sein könnten. Dazu kombinierten sie Modelle der Kometenbahnen mit Berechnungen zum Eintritt in die Atmosphäre und zur Zerstörung von Cyanwasserstoff beim Einschlag. Anschließend simulierten sie 100.000 mögliche Verläufe des frühen Kometenbombardements.
Das Ergebnis spricht gegen eine verlässliche Versorgung durch Kometen. In 54 Prozent der 100.000 Modellläufe gab es keinen einzigen Einschlag auf freiliegendem Land, bei dem Cyanwasserstoff in einer für die untersuchte präbiotische Chemie ausreichenden Konzentration erhalten blieb. Der Median der erfolgreichen Einschläge lag ebenfalls bei null. In den übrigen Simulationen waren solche Ereignisse zwar möglich, blieben aber selten.
Als Maßstab verwendete das Team eine Konzentration von rund zehn Millimol Cyanwasserstoff pro Liter. Solche Größenordnungen werden in Laborversuchen genutzt, um aus einfachen Molekülen Vorstufen biologisch wichtiger Stoffe zu erzeugen. Für einen chemisch nutzbaren Einschlag reichte es daher nicht aus, lediglich Spuren von Cyanwasserstoff auf der Erde abzulagern.
Besonders problematisch ist das Zusammenspiel von Einschlagsgeschwindigkeit, Größe und Flugbahn. Kometen mit weniger als etwa 100 Metern Durchmesser zerbrechen dem Modell zufolge bereits hoch in der Atmosphäre. Bei schnelleren Einschlägen wird viel Cyanwasserstoff durch die entstehende Hitze zerstört. Flachere Einschlagswinkel könnten die Moleküle zwar eher schonen, erhöhen aber zugleich die Belastung während des langen Wegs durch die Atmosphäre.
Auch eine seltene glückliche Kollision hätte das Problem des Lebensursprungs nicht automatisch gelöst. Nach einem Einschlag kann Wasser aus dem Untergrund in den Krater strömen. Zusammen mit Regen und Oberflächenabfluss würde es den erhaltenen Cyanwasserstoff innerhalb von Tagen bis Wochen verdünnen, sodass für weitere chemische Reaktionen nur ein begrenztes Zeitfenster bliebe.
Die Berechnungen waren dabei eher günstig für die Kometenhypothese angelegt. So nahm das Team an, dass sich der erhaltene Cyanwasserstoff zunächst nur im mitgebrachten Kometeneis verteilt. Zusätzlich verwendeten die Forscher großzügige Annahmen zur Größe der damals verfügbaren Landflächen. In Wirklichkeit könnten Ozeane einen noch größeren Teil der jungen Erdoberfläche bedeckt haben, was geeignete Einschlagsorte weiter eingeschränkt hätte.
Für den Mars ergeben die Simulationen ein anderes Bild. Wegen der geringeren Aufprallgeschwindigkeiten und der dünneren Atmosphäre könnten dort deutlich mehr Kometen ihren Cyanwasserstoff in hoher Konzentration bis zur Oberfläche gebracht haben. Beim Vergleich ohne Berücksichtigung trockener Landflächen errechnete das Team im Mittel etwa 744 geeignete Einschläge auf dem Mars, gegenüber 87 auf der Erde un