Als die europäische Raumsonde Rosetta im August 2014 den Kometen 67P/Tschurjumow-Gerassimenko erreichte, war zunächst vor allem dessen ungewöhnliche Gestalt eine Überraschung. Statt eines annähernd runden Körpers erschien ein dunkles Gebilde aus zwei deutlich voneinander abgegrenzten Teilen, die durch einen schmaleren Hals miteinander verbunden waren. Doch die Form war nur der Anfang. Während Rosetta den Kometen mehr als zwei Jahre begleitete und der Lander Philae erstmals auf einem Kometenkern aufsetzte, entstand ein Bild von 67P, das viele frühere Vorstellungen über Kometen veränderte. Rosetta fand Wassereis, komplexe organische Verbindungen, molekularen Sauerstoff, die Aminosäure Glycin und Hinweise darauf, wie solche Körper vor Milliarden Jahren entstanden sein könnten. Einige Ergebnisse werden bis heute neu ausgewertet – und selbst die Frage, was das Wasser von 67P über den Ursprung der irdischen Ozeane verrät, hat inzwischen eine überraschende Wendung genommen.

Was für ein Komet ist 67P/Tschurjumow-Gerassimenko?

67P/Tschurjumow-Gerassimenko ist ein kurzperiodischer Komet aus der Jupiter-Familie, der die Sonne in rund sechseinhalb Jahren einmal umrundet. Kometen wie 67P gelten als besonders interessante Überreste aus der Frühzeit des Sonnensystems. Ein großer Teil ihres Materials wurde unter sehr kalten Bedingungen gebildet und anschließend über Milliarden Jahre vergleichsweise wenig verändert. Genau deshalb sind sie für die Forschung so wertvoll: In ihrem Eis, ihrem Staub und ihren organischen Bestandteilen können chemische und physikalische Spuren aus einer Zeit erhalten sein, in der sich die Planeten noch nicht vollständig gebildet hatten.

Rosetta untersuchte 67P nicht nur während eines kurzen Vorbeiflugs. Die Sonde begleitete den Kometen auf seinem Weg in Richtung Sonne, durch die Phase seiner stärksten Aktivität und anschließend wieder hinaus. Dadurch konnten Wissenschaftler beobachten, wie sich Oberfläche, Gasproduktion, Staubausstoß und Umgebung mit zunehmender Sonnenwärme veränderten. Dieser langfristige Blick machte die Mission zu einem entscheidenden Schritt gegenüber früheren Kometenmissionen.

Warum sieht 67P wie eine Gummiente aus?

Die charakteristische Doppelform von 67P wurde schnell zu seinem bekanntesten Merkmal. Rosettas Aufnahmen und Messungen deuten darauf hin, dass die beiden großen Bereiche des Kometen ursprünglich getrennte Körper gewesen sein könnten. Sie müssen sich mit vergleichsweise geringer Geschwindigkeit vereinigt haben, denn ein heftiger Zusammenstoß hätte das lockere Material wahrscheinlich stark verdichtet oder beide Körper teilweise zerstört.

Rosetta zeigte außerdem, dass 67P eine sehr geringe Dichte und eine hohe Porosität besitzt. Sein Inneres ist damit nicht mit einem massiven Felsbrocken vergleichbar, sondern eher mit einem äußerst lockeren Gemisch aus Eis, Staub und größeren Bestandteilen, zwischen denen viel Hohlraum vorhanden ist. Schichtartige Strukturen in beiden Teilen des Kometen sprechen dafür, dass das Material langsam zusammenkam. Beobachtungen auf unterschiedlichen Größenskalen unterstützten deshalb die Vorstellung, dass zumindest ein wesentlicher Teil des Kometen aus sehr ursprünglichem Material besteht, das sich schon früh im Sonnensystem bei relativ sanften Geschwindigkeiten angesammelt hat.

Damit wurde 67P zu einer Art geologischem Archiv aus der Entstehungszeit des Sonnensystems. Die Mission lieferte starke Hinweise darauf, dass kleine Kometen nicht zwangsläufig bloß Trümmer wesentlich größerer Körper sein müssen, die erst durch spätere gewaltsame Kollisionen entstanden. Vieles an 67P passt besser zu einem Körper, dessen lockere Grundstruktur sehr alt ist.

Hat Rosetta Wasser auf dem Kometen gefunden?

Wasser gehörte zu den wichtigsten Stoffen, die Rosetta untersuchte. Auf der ansonsten extrem dunklen Oberfläche wurden mehr als hundert kleine helle Bereiche entdeckt, die mit freiliegendem Wassereis in Verbindung gebracht wurden. Weitere Messungen bestätigten Wassereis auf dem Kometen. Sobald 67P von der Sonne stärker erwärmt wurde, sublimierte Eis unter oder nahe der Oberfläche: Es ging direkt vom festen in den gasförmigen Zustand über. Das entweichende Gas riss Staub mit sich und trug zur Bildung der Koma des Kometen bei.

Besonders spannend war die chemische Zusammensetzung dieses Wassers. Rosetta bestimmte das Verhältnis zwischen gewöhnlichem Wasserstoff und dessen schwererem Isotop Deuterium. Die ersten Auswertungen ergaben für 67P einen außergewöhnlich hohen Deuteriumanteil. Das Wasser schien sich damit deutlich vom Wasser der irdischen Ozeane zu unterscheiden. Dieses Ergebnis wurde jahrelang als starkes Argument dafür betrachtet, dass Kometen vom Typ 67P wahrscheinlich nicht die Hauptquelle des Wassers auf der Erde gewesen sein können.

Doch die Geschichte ist inzwischen komplizierter. Eine 2024 veröffentlichte Neuanalyse von mehr als 4.000 Rosetta-Messungen kam zu dem Ergebnis, dass eisbedeckte Staubteilchen in der Umgebung des Kometen die lokal gemessenen Deuteriumwerte stark erhöhen können. Werden diese Effekte berücksichtigt und Messungen betrachtet, die das Gas des Kerns besser repräsentieren sollen, ergibt sich nach dieser Analyse ein D/H-Verhältnis, das wesentlich näher am irdischen Wasser liegt als ursprünglich angenommen. Damit ist die frühere Schlussfolgerung nicht einfach bedeutungslos geworden, sie muss jedoch neu eingeordnet werden. Die mögliche Rolle von Kometen bei der Lieferung von Wasser an die junge Erde ist dadurch wieder offener geworden.

Welche organischen Stoffe entdeckte Rosetta?

Eine der bedeutendsten Entdeckungen der Mission war der chemische Reichtum von 67P. Als Philae im November 2014 aufsetzte, wirbelte der Kontakt mit der Oberfläche Material auf. Das Instrument COSAC analysierte dabei Stoffe aus den Staubteilchen und registrierte 16 organische Verbindungen. Mehrere davon waren zuvor noch nicht in Kometen nachgewiesen worden. Auch das Instrument Ptolemy fand kohlenstoffhaltige Moleküle.

Spätere Rosetta-Auswertungen zeichneten ein noch komplexeres Bild. In den Daten wurden zahlreiche kettenförmige, ringförmige und aromatische Kohlenwasserstoffe identifiziert. Die organische Materie von 67P ähnelt in einigen Eigenschaften organischem Material, das auch in Meteoriten und anderen ursprünglichen Körpern des Sonnensystems vorkommt. Das spricht dafür, dass ein Teil dieser Chemie eine sehr alte Vorgeschichte besitzt und möglicherweise bereits vor oder während der Entstehung des Sonnensystems angelegt wurde.

Organische Moleküle sind allerdings kein Beweis für Leben. Kohlenstoffhaltige Verbindungen entstehen durch zahlreiche nichtbiologische chemische Prozesse und sind im Weltraum weit verbreitet. Rosettas Entdeckungen sind aus einem anderen Grund bedeutsam: Sie zeigen, dass Kometen eine bemerkenswert umfangreiche chemische Ausstattung besitzen und komplexe Ausgangsstoffe über Milliarden Jahre bewahren können.

Hat Rosetta tatsächlich eine Aminosäure gefunden?

Ja. Rosettas Massenspektrometer ROSINA wies in der Koma von 67P Glycin nach, die einfachste Aminosäure. Zusätzlich wurde Phosphor gefunden. Beide Entdeckungen sorgten für besonderes Interesse, weil Aminosäuren zu den Grundbausteinen von Proteinen gehören und Phosphor für zahlreiche biologische Prozesse unverzichtbar ist – unter anderem für DNA, Zellmembranen und den Energiehaushalt von Zellen.

Auch dieser Fund bedeutet nicht, dass auf 67P Leben existierte oder existiert. Er zeigt vielmehr, dass chemische Ausgangsstoffe, die später für die Entstehung von Leben wichtig werden können, bereits in ursprünglichem Material des Sonnensystems vorhanden waren. Kometen könnten solche Moleküle während der Frühgeschichte der Erde auf unseren Planeten gebracht haben. Wie groß ihr tatsächlicher Beitrag zur präbiotischen Chemie der Erde war, ist allerdings weiterhin offen.

Gerade darin liegt die Bedeutung der Entdeckung. Rosetta fand kein Leben auf einem Kometen, sondern Hinweise darauf, dass einige Zutaten der späteren biologischen Chemie nicht erst auf Planeten entstehen mussten.

Warum war der Sauerstoff auf 67P eine Überraschung?

Zu den unerwartetsten Messungen gehörte molekularer Sauerstoff. ROSINA registrierte O₂ in den ausströmenden Gasen des Kometen. Molekularer Sauerstoff ist chemisch reaktiv und lässt sich deshalb nicht ohne Weiteres über Milliarden Jahre unverändert speichern. Dass Rosetta ihn in Verbindung mit dem Wasser des Kometen fand, war überraschend. Die gemessene Sauerstoffmenge folgte zudem eng der Wassermenge, was darauf hindeutete, dass beide Stoffe miteinander im Kometen gespeichert und freigesetzt wurden.

Eine wichtige Erklärung ist, dass der Sauerstoff bereits in sehr kaltem Material vorhanden war, aus dem sich 67P bildete, und anschließend im Kometen konserviert wurde. Die Beobachtung gehört zu den Hinweisen darauf, dass zumindest Teile von 67P seit der Frühzeit des Sonnensystems nur vergleichsweise wenig thermisch verändert worden sind.

Neben Sauerstoff registrierte Rosetta unter anderem Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Stickstoff, Schwefelverbindungen und Edelgase. Zusammen bilden diese Stoffe eine chemische Momentaufnahme von Materialien, deren Geschichte weit in die Entstehungsphase des Sonnensystems zurückreicht.

Was lernte Rosetta über die Oberfläche von 67P?

Auch äußerlich erwies sich der Komet als wesentlich vielfältiger als erwartet. Rosettas Kameras zeigten Klippen, Gruben, Brüche, glattere Ebenen, große Felsblöcke und Regionen mit unterschiedlich starkem Staubbelag. Philaes Aufnahmen unmittelbar über und auf der Oberfläche lieferten erstmals Details aus nächster Nähe. Am ersten Aufsetzpunkt waren unter anderem meterhohe Blöcke, grobes lockeres Material und kleinere Bruchstücke zu erkennen.

Die Oberfläche ist zudem ständig in Bewegung. Je näher 67P der Sonne kommt, desto stärker erwärmen sich seine oberflächennahen Eisschichten. Gas entweicht, Staub wird mitgerissen, Material bricht ab und wird teilweise an anderen Stellen wieder abgelagert. Rosetta beobachtete Gas- und Staubfontänen sowie stärkere Ausbrüche. Der Komet erwies sich damit nicht als unveränderlicher gefrorener Körper, sondern als dynamische kleine Welt, deren Landschaft bei jedem Umlauf um die Sonne weiter umgestaltet wird.

Gleichzeitig blieb das Innere ausgesprochen porös. Gerade diese Kombination aus einer sich verändernden Oberfläche und einem sehr ursprünglichen Inneren machte 67P für die Forschung besonders wertvoll.

Was war Rosettas wichtigste Entdeckung?

Eine einzelne Entdeckung herauszugreifen wird Rosetta kaum gerecht. Die vielleicht größte Leistung der Mission bestand darin, dass aus dem vereinfachten Bild eines „schmutzigen Schneeballs“ eine sehr viel komplexere Welt wurde. 67P besteht aus extrem lockerem, altem Material. Seine beiden Hauptteile erzählen wahrscheinlich von einer sanften Zusammenfügung kleiner Körper. Seine Oberfläche verändert sich unter dem Einfluss der Sonne. In seinem Eis und Staub stecken Wasser, hochflüchtige Gase und eine erstaunliche Vielfalt organischer Stoffe. Molekularer Sauerstoff scheint dort über enorme Zeiträume erhalten geblieben zu sein, während Glycin und Phosphor zeigen, dass chemische Bausteine mit Bedeutung für die Entstehung von Leben bereits in solchen ursprünglichen Körpern vorhanden sein können.

Und Rosetta liefert weiterhin neue Ergebnisse. Die Neubewertung des Wasserstoff-Isotopenverhältnisses im Jahr 2024 ist ein gutes Beispiel dafür. Die Raumsonde stellte ihren Betrieb bereits 2016 ein, doch ihre Messdaten werden weiter untersucht. Manche Antworten der Mission sind deshalb noch nicht endgültig.

Rosetta hatte 67P erreicht, um einen Überrest aus der Frühzeit des Sonnensystems zu untersuchen. Gefunden wurde weit mehr als ein Stück Eis und Staub. Der Komet erwies sich als chemisches und geologisches Archiv aus einer Epoche vor den Planeten, in dem sich Spuren jener Stoffe erhalten haben, aus denen später Welten entstanden. Genau darin liegt die bleibende Bedeutung der Mission: Je genauer wir verstehen, was in einem Kometen wie 67P steckt, desto besser lässt sich rekonstruieren, woraus unser Sonnensystem entstanden ist – und welche Zutaten schon vorhanden waren, lange bevor es die Erde gab.

Quellen
▪︎ European Space Agency (ESA) – Rosetta Mission und wissenschaftliche Ergebnisse
▪︎ European Space Agency (ESA) – Science on the Surface of a Comet
▪︎ Bieler et al., Nature – Abundant molecular oxygen in the coma of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko
▪︎ Altwegg et al., Science Advances – Prebiotic chemicals: amino acid and phosphorus in the coma of comet 67P/Churyumov-Gerasimenko
▪︎ Hänni et al., Nature Communications – Identification and characterization of a new ensemble of cometary organic molecules
▪︎ Mandt et al., Science Advances – A nearly terrestrial D/H for comet 67P/Churyumov-Gerasimenko