Zu groß für den Weltraum? Schwefelring überrascht Forscher
Ein Molekül mit 13 Atomen galt als zu groß für den Weltraum. Jetzt wurde es nahe dem Galaxiezentrum eindeutig nachgewiesen.
Im Herzen unserer Galaxie entdeckten Wissenschaftler das erste schwefelhaltige sechsgliedrige Ringmolekül, das sich in einer interstellaren Wolke verbirgt.
Foto: MPE/ NASA/JPL-Caltech
Lange galt in der Astrochemie eine Faustregel: Je größer und komplexer ein Molekül ist, desto unwahrscheinlicher lässt es sich im interstellaren Raum eindeutig nachweisen. Vor allem bei schwefelhaltigen Verbindungen schien früh Schluss zu sein. Nun zeigt eine neue Studie, dass diese Annahme zu kurz greift. Ein internationales Team hat erstmals ein ringförmiges Molekül mit 13 Atomen im All identifiziert – größer als alles, was bislang in dieser Stoffklasse bekannt war.
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Ein Molekül jenseits der bisherigen Grenze
Nachgewiesen wurde das Molekül 2,5-Cyclohexadien-1-thion (C₆H₆S). Es besitzt einen stabilen sechsgliedrigen Kohlenstoffring, in den ein Schwefelatom eingebaut ist. Gefunden wurde es in der Molekülwolke G+0,693–0,027, rund 27.000 Lichtjahre von der Erde entfernt, nahe dem Zentrum der Milchstraße.
Beteiligt waren Forschende des Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik (MPE) sowie Astrophysikerinnen und -physiker des Centro de Astrobiología (CAB). Entscheidend war dabei nicht nur das Teleskop, sondern vor allem die Kombination aus Laborchemie und Radioastronomie.
„Dies ist der erste eindeutige Nachweis eines komplexen, ringförmigen schwefelhaltigen Moleküls im interstellaren Raum – und ein entscheidender Schritt zum Verständnis der chemischen Verbindung zwischen dem Weltraum und den Bausteinen des Lebens,“ erläutert Dr. Mitsunori Araki vom MPE.
Warum Schwefel im All ein Problemfall ist
Schwefel spielt in irdischen Proteinen und Enzymen eine zentrale Rolle. Im interstellaren Raum taucht er dagegen meist nur in kleinen Molekülen auf, oft mit weniger als zehn Atomen. In Meteoriten und Kometen finden Forschende hingegen deutlich größere schwefelhaltige Strukturen. Diese Lücke zwischen Weltraumchemie und kosmischem Material im Sonnensystem gab der Forschung lange Rätsel auf.
Das neu entdeckte C₆H₆S passt genau in diese Lücke. Es ähnelt strukturell Molekülen, die in außerirdischen Proben nachgewiesen wurden, war bislang aber nie direkt im interstellaren Medium beobachtet worden. Damit liefert es einen möglichen chemischen Übergang zwischen kalten Molekülwolken und den späteren Bausteinen von Planeten.
Laborarbeit brachte den Durchbruch
Der eigentliche Durchbruch gelang im Labor. Dort stellten die Forschenden das Molekül gezielt her, indem sie Thiophenol einer elektrischen Entladung von 1000 Volt aussetzten. Mit einem speziell entwickelten Mikrowellen-Spektrometer bestimmten sie anschließend die exakten Radiofrequenzen, bei denen das Molekül Strahlung aussendet.
Dieses präzise Spektrum dient als eine Art Fingerabdruck. Erst dadurch ließ sich das Signal in astronomischen Daten eindeutig identifizieren. Die passenden Messungen stammen von den Radioteleskopen IRAM 30m und Yebes 40m, die eine besonders tiefe Durchmusterung der Molekülwolke G+0,693 ermöglichten.
„Unsere Ergebnisse zeigen, dass ein Molekül mit 13 Atomen, das strukturell denen in Kometen ähnelt, bereits in einer jungen, sternlosen Molekülwolke existiert. Dies beweist, dass die chemischen Grundlagen für Leben lange vor der Entstehung von Sternen entstehen“, sagt Dr. Valerio Lattanzi vom MPE.
Was das für die Suche nach Leben bedeutet
Die Entdeckung verschiebt nicht nur eine Größengrenze. Sie legt nahe, dass im interstellaren Raum deutlich mehr komplexe schwefelhaltige Moleküle existieren könnten, als bislang bekannt. C₆H₆S selbst macht nur einen kleinen Bruchteil des Schwefels in der untersuchten Wolke aus. Als chemischer Wegweiser ist es dennoch wichtig.
Für Teleskope wie das James-Webb-Space-Teleskop oder künftige Radiogroßanlagen bedeutet das: Die Suche nach komplexer Chemie im All ist noch lange nicht ausgeschöpft. Moleküle, die früher als „zu groß“ galten, rücken nun in den Fokus – und mit ihnen neue Szenarien für die chemischen Ursprünge des Lebens.
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