Es gibt Nachrichten, bei denen mein Gehirn sachlich bleibt.

Neue Prozessorarchitektur? Interessant.

Linux-Update zerstört den Bootloader? Ärgerlich, aber irgendwie auch Dienstag.

Forscher entdecken Zucker im Weltall?

Mein Kopf sofort:

Irgendwo hinter dem Saturn steht ein kosmischer Jahrmarkt, und wir wurden mal wieder nicht eingeladen.

Vor meinem inneren Auge schwebten bereits rosa Zuckerwattewolken durch die Milchstraße, während kleine außerirdische Kinder ihre klebrigen Tentakel an Raumanzügen abwischen.

Die Realität ist leider deutlich weniger essbar.

Aber dafür wissenschaftlich wesentlich spannender.

Ein internationales Forschungsteam hat erstmals einen echten Zucker direkt im interstellaren Raum nachgewiesen. Nicht auf einem Asteroiden. Nicht in einem Meteoriten. Nicht in einer Raumsonde, in der jemand heimlich seinen Schokoriegel vergessen hat.

Sondern mitten in einer gewaltigen Gas- und Staubwolke zwischen den Sternen.

Und dieser Fund könnte uns etwas darüber verraten, wie früh das Universum damit beginnt, die chemischen Zutaten für späteres Leben zusammenzurühren.

Bevor jetzt allerdings jemand „Aliens bestätigt!“ auf ein Thumbnail schreibt:

Nein.

Es wurden keine Außerirdischen gefunden.

Nicht einmal außerirdischer Kuchen.

Der Zucker hört auf den eingängigen Namen Erythrulose

Das entdeckte Molekül heißt Erythrulose.

Ein Name, der klingt, als müsste ich meinen Arzt fragen, ob die Einnahme zusammen mit Kaffee erlaubt ist.

Erythrulose ist ein sogenannter Einfachzucker mit vier Kohlenstoffatomen. Auf der Erde kommt er unter anderem in Himbeeren vor und wird außerdem in manchen Selbstbräunern verwendet.

Das Weltall riecht also möglicherweise nach Himbeeren und sieht leicht überbräunt aus.

Wissenschaftlich ausgedrückt handelt es sich um eine Ketose mit der Summenformel C₄H₈O₄. Das Entscheidende ist aber nicht, ob man damit seinen Kaffee süßen könnte. Das sollte man schon deshalb nicht versuchen, weil sich der Fund ungefähr 26.000 Lichtjahre entfernt befindet und mein Lieferdienst bereits bei vier Kilometern anfängt, zusätzliche Gebühren zu verlangen.

Spannend ist Erythrulose, weil Zucker in der Biologie eine viel größere Rolle spielen als nur „macht Kaffee weniger bitter“.

Zucker bilden Bestandteile von RNA und DNA, dienen Organismen als Energiequelle und sind an zahlreichen chemischen Vorgängen beteiligt. Ohne Zucker wäre das Leben, wie wir es kennen, nicht einfach nur weniger süß.

Es wäre vermutlich gar nicht erst möglich.

Die gefundene Erythrulose ist zwar nicht der Zucker, aus dem unsere RNA aufgebaut ist. RNA verwendet Ribose, einen Zucker mit fünf Kohlenstoffatomen. Erythrulose kann unter geeigneten Bedingungen jedoch in verwandte Zuckerformen übergehen und könnte deshalb zu chemischen Reaktionsketten beigetragen haben, die für frühe Stoffwechsel- oder Replikationsprozesse interessant waren.

Wo befindet sich die kosmische Süßwarenabteilung?

Gefunden wurde die Erythrulose in einer Molekülwolke mit dem romantischen Namen:

G+0.693−0.027

Astronomen haben offenbar eine strenge Regel:

Je spannender ein Objekt ist, desto stärker muss sein Name nach einer falsch eingegebenen WLAN-Adresse klingen.

Die Wolke befindet sich nahe dem Zentrum unserer Milchstraße. Dort schweben riesige Mengen aus Gas, Staub und verschiedenen Molekülen herum.

Solche Molekülwolken sind besonders interessant, weil aus ihnen später Sterne und Planetensysteme entstehen können. Vereinfacht gesagt sind sie eine Art kosmische Rohstoffhalle.

Nur ohne Lageristen, ordentliche Beschriftung und den Kollegen, der eine Palette mitten in den Gang stellt und dann verschwindet.

Die Wolke G+0.693−0.027 ist bereits dafür bekannt, überraschend viele komplexe organische Moleküle zu enthalten. „Organisch“ bedeutet dabei zunächst nur, dass die Moleküle hauptsächlich auf Kohlenstoff basieren.

Es bedeutet nicht automatisch:

  • lebendig,
  • von Lebewesen hergestellt,
  • essbar,
  • vegan,
  • oder von Aliens mit Bio-Siegel versehen.

Die Chemie unterscheidet leider nicht zwischen „Bestandteil des Lebens“ und „Teil eines kalten Gasnebels, der seit Millionen Jahren überhaupt nichts tut“.

Wie findet man ein unsichtbares Zuckermolekül aus dieser Entfernung?

Die Forscher haben natürlich keinen gigantischen Löffel in die Molekülwolke gehalten.

Stattdessen verwendeten sie das 40-Meter-Radioteleskop des Yebes-Observatoriums und das 30-Meter-Teleskop von IRAM in Spanien.

Moleküle bewegen und drehen sich. Dabei können sie Strahlung bei ganz bestimmten Frequenzen aussenden oder aufnehmen. Jedes Molekül erzeugt dadurch ein charakteristisches Muster.

Man kann sich das wie einen Barcode vorstellen.

Nur dass die Kassiererin hier ein Radioteleskop ist, das Produkt 26.000 Lichtjahre entfernt liegt und niemand weiß, in welchem Regal es eigentlich steht.

Damit Astronomen einen solchen molekularen Barcode erkennen können, müssen Chemiker das betreffende Molekül zuvor im Labor untersuchen. Bei Erythrulose war das besonders schwierig, weil Zucker nicht gerade dafür bekannt ist, sich bereitwillig in ein Gas verwandeln und vermessen zu lassen.

Die Wissenschaftler nutzten deshalb spezielle Labormethoden, um das Rotationsspektrum der Erythrulose zu bestimmen. Anschließend verglichen sie dieses Muster mit den Radiosignalen aus der Molekülwolke.

Dabei fanden sie zwölf passende Gruppen von Spektrallinien. Das ist wichtig, weil eine einzelne Linie leicht von einem anderen Molekül stammen oder zufällig an der richtigen Stelle auftauchen könnte.

Zwölf passende Gruppen sind hingegen ungefähr das wissenschaftliche Gegenstück zu:

„Das sieht nicht nur aus wie eine Ente. Es watschelt, quakt und verlangt Brot.“

Die Identifikation gilt deshalb als überzeugend. Ganz besonders, weil mehrere der Linien kaum durch Signale anderer Moleküle überlagert waren.

Also fliegt dort wirklich Zucker herum?

Ja.

Aber bevor jemand ein Raumschiff mit einer leeren Keksdose losschickt: Die Erythrulose ist extrem dünn verteilt.

Die Molekülwolke besteht überwiegend aus Wasserstoff. Im Verhältnis dazu kommt ungefähr ein Erythrulose-Molekül auf weit mehr als eine Milliarde Wasserstoffmoleküle.

Das ist keine Zuckerwolke im Sinne einer klebrigen rosa Masse.

Es ist eher so, als würde man ein einzelnes Zuckerkorn in einen sehr großen See werfen und anschließend verkünden:

Der See enthält jetzt offiziell Zucker.

Technisch korrekt.

Kulinarisch enttäuschend.

Trotzdem ist der Fund bemerkenswert, weil komplexere Moleküle im Weltraum unter Bedingungen entstehen, die aus menschlicher Sicht ziemlich ungemütlich sind.

In der Wolke herrschen Temperaturen nur wenige Grad über dem absoluten Nullpunkt. Dort gibt es keine warmen Ozeane, keine gemütlichen Vulkaninseln und keine Laborantin, die das Reagenzglas vorsichtig schwenkt.

Es gibt hauptsächlich Kälte, Strahlung, Staub und sehr viel Zeit.

Das Universum arbeitet offenbar nach dem Motto:

Ich habe keine geeigneten Bedingungen, aber ich habe ein paar Millionen Jahre. Das wird schon.

Die eigentliche Küche befindet sich auf Staubkörnern

Nach den Berechnungen des Forschungsteams entsteht die Erythrulose wahrscheinlich auf winzigen interstellaren Staubkörnern.

Diese Staubteilchen besitzen häufig eine dünne Schicht aus Eis. Darauf können sich einfachere Moleküle festsetzen. Strahlung und energiereiche Teilchen zerlegen manche davon in reaktionsfreudige Bruchstücke.

Diese Bruchstücke können anschließend neue Verbindungen bilden.

Im Fall der Erythrulose könnten sich zwei kleinere Molekülteile mit jeweils zwei Kohlenstoffatomen miteinander verbunden haben. Aus zweimal zwei wird vier.

Astrochemie kann also offenbar auch Grundschule.

Die Forschenden nutzten quantenchemische Berechnungen und chemische Modelle, um zu prüfen, ob solche Reaktionen unter interstellaren Bedingungen funktionieren können. Das Ergebnis: Die Bildung von Erythrulose auf eisigen Stauboberflächen ist plausibel.

Das ist allerdings ein wichtiger Punkt:

Die Erythrulose wurde beobachtet. Der genaue Entstehungsweg wurde modelliert.

Wir wissen also recht zuverlässig, dass das Molekül dort vorhanden ist. Wir haben aber keine Kameraaufnahme davon, wie zwei kleinere Moleküle sich auf einem Staubkorn treffen, Händchen halten und gemeinsam Zucker werden.

Die Modelle erklären außerdem noch nicht alles perfekt. Besonders merkwürdig ist, dass Erythrulose in der untersuchten Wolke mindestens achtmal häufiger vorkommt als vergleichbare Zucker mit nur drei Kohlenstoffatomen, die trotz intensiver Suche nicht eindeutig entdeckt wurden.

Eigentlich würde man erwarten, dass kleinere und einfachere Moleküle häufiger sind.

Offenbar hat die interstellare Chemie aber beschlossen, ihre Pakete nicht nach Größe zu sortieren.

Möglicherweise entsteht Erythrulose besonders effizient. Vielleicht wird sie langsamer zerstört. Vielleicht gelangen kleinere Zucker schlechter vom Eis in das umgebende Gas. Oder in den bisherigen chemischen Modellen fehlen noch wichtige Reaktionen.

Die ehrliche wissenschaftliche Antwort lautet deshalb:

Wir haben eine gute Idee, aber die kosmische Küche hat uns das vollständige Rezept noch nicht gegeben.

Hat das jetzt etwas mit der Entstehung des Lebens zu tun?

Ja.

Aber nicht auf die Art, die eine dramatische Dokumentation mit bedrohlicher Musik vermutlich daraus machen würde.

Der Fund beweist nicht, dass Leben im Weltall entstanden ist.

Er beweist auch nicht, dass das Leben auf der Erde von Außerirdischen ausgesät wurde.

Und er ist kein Beweis für Panspermie – also die Vorstellung, dass fertige Mikroorganismen oder andere Lebensformen aus dem All zur Erde gelangten.

Was die Entdeckung zeigt, ist etwas nüchterner und trotzdem enorm spannend:

Ein Teil der chemischen Rohstoffe, die für spätere Lebensprozesse nützlich sein können, entsteht möglicherweise bereits zwischen den Sternen.

Damit könnte die Vorgeschichte des Lebens deutlich früher begonnen haben als die Erde selbst.

Die klassische Vorstellung lautet ungefähr:

  1. Die Erde entsteht.
  2. Auf der Erde bildet sich organische Chemie.
  3. Irgendwann entsteht daraus Leben.
  4. Milliarden Jahre später sitze ich vor einem Bildschirm und versuche zu verstehen, warum mein Drucker offline ist.

Heute zeichnet sich ein komplexeres Bild ab.

Organische Moleküle könnten bereits in den kalten Wolken entstehen, aus denen später Sterne und Planeten hervorgehen. Ein Teil dieser Stoffe gelangt möglicherweise in Asteroiden und Kometen. Diese schlagen anschließend auf jungen Planeten ein und liefern dort zusätzliches chemisches Ausgangsmaterial.

Die Erde hätte ihre Zutaten also nicht vollständig selbst herstellen müssen.

Sie bekam womöglich ein kosmisches Starterpaket geliefert.

Ohne Anleitung.

Ohne Rücksendeetikett.

Und wahrscheinlich nicht von DHL.

Wir wissen bereits, dass Asteroiden Zucker enthalten können

Dass Zucker außerhalb der Erde existiert, war schon vor diesem Fund bekannt.

In Meteoriten wurden in der Vergangenheit verschiedene Zucker und zuckerähnliche Moleküle entdeckt. Dabei bleibt jedoch immer die unangenehme Frage, ob manche Stoffe erst nach dem Einschlag durch irdische Verunreinigungen in das Material gelangt sein könnten.

Deutlich sauberer sind Proben, die direkt von einem Asteroiden eingesammelt und kontrolliert zur Erde gebracht werden.

Genau das tat die NASA-Mission OSIRIS-REx mit dem Asteroiden Bennu.

In den zurückgebrachten Bennu-Proben wurden unter anderem Ribose und Glucose nachgewiesen. Ribose ist Bestandteil der RNA, während Glucose für den Energiestoffwechsel heutiger Lebewesen enorm wichtig ist.

Die Proben enthielten außerdem bereits andere wichtige organische Stoffgruppen wie Aminosäuren und Nukleobasen.

Auch das ist kein Beweis, dass auf Bennu Leben existiert oder jemals existiert hat.

Es zeigt aber, dass Asteroiden erstaunlich umfangreiche Chemiebaukästen transportieren können.

Der neue Erythrulose-Fund ergänzt dieses Bild an einer entscheidenden Stelle.

Zucker wurden auf Asteroiden gefunden.

Nun wurde erstmals ein echter Zucker direkt in einer interstellaren Wolke nachgewiesen.

Damit wird die Idee plausibler, dass manche dieser Moleküle bereits vorhanden waren, bevor unser Sonnensystem überhaupt entstand.

Das Zuckermolekül könnte also älter sein als:

  • die Erde,
  • die Sonne,
  • das gesamte Sonnensystem,
  • und vermutlich auch die Packung Puderzucker ganz hinten in meinem Küchenschrank.

Regnete früher tonnenweise Zucker auf die Erde?

Das Forschungsteam hat grob abgeschätzt, wie viel Erythrulose durch Asteroiden und Meteoriten auf die junge Erde gelangt sein könnte.

Die Schätzung reicht von ungefähr 500.000 bis 50 Millionen Tonnen.

An dieser Stelle beginnt meine Fantasie erneut damit, eine vier Milliarden Jahre alte Erde unter einem gigantischen Zuckerschauer zu zeichnen.

Ganz so sollte man diese Zahl allerdings nicht verstehen.

Es handelt sich um eine Hochrechnung mit vielen unsicheren Annahmen:

  • Wie typisch ist die untersuchte Molekülwolke?
  • Wie viel Erythrulose wurde tatsächlich in Asteroiden eingebaut?
  • Wie viel davon überstand die Entstehung des Sonnensystems?
  • Wie viel wurde beim Einschlag zerstört?
  • Wie ähnlich war die chemische Umgebung unseres Sonnensystems der heute beobachteten Wolke?

Schon die riesige Spannweite der Schätzung zeigt, dass wir hier keine nachgewogene Lieferung vor uns haben.

Niemand stand vor vier Milliarden Jahren mit einem Klemmbrett neben der Erde und notierte:

Dienstag: 14 Millionen Tonnen Zucker angenommen. Drei Asteroiden beschädigt. Unterschrift nicht lesbar.

Die Rechnung zeigt lediglich, dass die mögliche Liefermenge groß genug gewesen sein könnte, um für die frühe Chemie der Erde relevant zu sein. Sie ist keine präzise Bestandsaufnahme.

Auch die häufig erwähnte Phase des „späten schweren Bombardements“, in der besonders viele Asteroiden eingeschlagen haben sollen, wird wissenschaftlich weiterhin diskutiert. Möglicherweise gab es keinen einzelnen kurzen Einschlagsgipfel, sondern eine länger andauernde Phase mit allmählich sinkender Aktivität.

Die Schlagzeile „50 Millionen Tonnen Zucker regneten auf die Erde“ klingt großartig.

Sie ist aber ungefähr so präzise wie meine Aussage:

Ich räume irgendwann am Wochenende den Keller auf.

Theoretisch möglich.

Zeitpunkt und Umfang bleiben offen.

Was wurde ausdrücklich nicht entdeckt?

Weil das Internet aus jedem Molekül innerhalb von zwölf Minuten eine außerirdische Zivilisation baut, hier noch einmal die sachliche Version:

Gefunden wurde:

  • ein Zuckermolekül,
  • in einer interstellaren Gas- und Staubwolke,
  • anhand seines charakteristischen Radiospektrums.

Nicht gefunden wurden:

  • Lebewesen,
  • Zellen,
  • DNA,
  • RNA,
  • Bakterien,
  • außerirdische Himbeeren,
  • ein intergalaktischer Selbstbräunungsservice,
  • oder der Beweis, dass das Leben auf der Erde aus dem All stammt.

Auch der Begriff „Baustein des Lebens“ sollte vorsichtig verwendet werden.

Erythrulose ist kein Legostein, den man neben drei Aminosäuren legt und plötzlich krabbelt etwas aus der Petrischale.

Leben benötigt nicht nur bestimmte Moleküle. Es braucht außerdem geeignete Umgebungen, Energiequellen, stabile Reaktionsketten, Konzentrationsmechanismen, Informationsspeicherung, Vermehrung und irgendeine Form chemischer Selektion.

Ein Haufen Mehl, Wasser und Salz ist schließlich auch noch kein Brot.

Vor allem nicht, wenn ich backe.

Warum der Fund trotzdem ziemlich groß ist

Die Entdeckung verschiebt den möglichen Anfang der präbiotischen Chemie weiter zurück.

Nicht erst auf fertigen Planeten.

Nicht erst in warmen Ozeanen.

Nicht einmal zwingend erst innerhalb eines fertigen Sonnensystems.

Bereits in eisigen Wolken zwischen den Sternen können offenbar Moleküle entstehen, die später für biologische Chemie nützlich sein könnten.

Das bedeutet nicht, dass Leben automatisch überall entsteht, wo Zucker vorhanden ist.

In meiner Küche liegt ebenfalls Zucker, und dort hat sich bisher höchstens eine sehr ambitionierte Fruchtfliege entwickelt.

Aber junge Planeten beginnen chemisch möglicherweise nicht bei null.

Sie könnten bei ihrer Entstehung bereits einen Vorrat organischer Stoffe übernehmen und später durch Asteroiden weitere Zutaten erhalten.

Das Universum liefert also vermutlich keinen fertigen Kuchen.

Aber Mehl, Zucker und ein paar merkwürdige Zusatzstoffe könnten schon im Karton liegen.

Mein Fazit: Keine Zuckerwatte, aber eine verdammt interessante Wolke

Die Forscher haben keine essbare Zuckerwatte im Weltall entdeckt.

Das ist bedauerlich.

Ich hatte den Raumanzug gedanklich schon gepackt.

Sie haben aber erstmals einen echten Zucker direkt im interstellaren Raum nachgewiesen. Und dieser Fund zeigt, dass selbst extrem kalte Gas- und Staubwolken chemisch erheblich aktiver sind, als ihre gemütlichen Temperaturen von ungefähr minus sehr viel vermuten lassen.

Die Zutaten, aus denen später komplexere Lebenschemie entstehen kann, müssen offenbar nicht erst auf einem fertigen Planeten produziert werden.

Manche davon könnten älter sein als unser gesamtes Sonnensystem.

Das Leben selbst bleibt damit weiterhin eines der größten ungelösten Rätsel.

Aber zumindest wissen wir nun:

Bevor es auf der Erde Zellen, Pflanzen, Tiere, Menschen, Linux-Distributionen und Selbstbräuner gab, hatte das Universum offenbar bereits mit Zucker experimentiert.

Und wie bei jedem guten Rezept fehlt uns nur noch der überwiegende Teil der Anleitung.

Quellen und weiterführende Informationen

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