Hochauflösende Elektronenmikroskopie (UltraSTEM) der primitivsten organischen Materie in Chondritenmutterkörpern und Kometen - Bildung und Entwicklung des organischen Inventars der frühen Erde

• Antragsteller: Dr. Christian Vollmer
• Fachliche Zuordnung: Paläontologie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 276966992

Kohliges Material war ein weitverbreiteter Bestandteil des frühen Sonnensystems und deshalb Teil des organischen Inventars der terrestrischen Planeten. Dieses Material ist heutzutage in den primitivsten kohligen Chondriten oder interplanetaren Staubpartikeln von Kometen erhalten, die nicht durch länger anhaltende thermische Metamorphose überprägt worden sind. Ein Bruchteil dieses kohligen Materials zeigt Hinweise auf Niedrigtemperatur-Fraktionierungsreaktionen als Isotopenanreicherungen in, z.B., 15N oder D. Diese isotopisch anomalen kohligen Körner haben demnach Prozesse in der kalten Molekülwolke unseres Sonnensystems oder den äußeren kalten Bereichen des solaren Nebels aufgezeichnet. Untersuchungen an diesen Körnern sind demnach der Schlüssel um die Entwicklung der primitivsten organischen Bestandteile zu entziffern, die in unser Sonnensystem und demnach auch letztendlich in die terrestrischen Planeten und die Erde eingebaut worden sind. Da die Erde wahrscheinlich die meisten Volatile während der Differenzierung oder dem mondbildenden Impakt verloren hat, ist eine späte Anreicherung organischer Materie durch Asteroiden und Kometen dabei von besonderem Interesse. In diesem Projekt wollen wir dieses primitive organische Material mit einem aberrationskorrigierten Raster-Transmissionselektronenmikroskop (UltraSTEM) untersuchen, das für die Analyse dieser strahlsensitiven Körner wegen dessen niedriger Beschleunigungsspannung unterhalb der knock-on- Beschädigungsgrenze für Kohlenstoff (~ 80 keV) außergewöhnlich gut geeignet ist. Der einzigartige Aufbau dieses Mikroskops erlaubt es die elektronische Bindungskonfiguration organischer Materie (z.B. aromatisch oder aliphatisch) mit hoher räumlicher Auflösung (~ 0.1 nm) zu analysieren, die mit anderen Methoden nicht erreichbar ist (z.B. Synchrotron-Spektroskopie). Erste kürzlich publizierte Ergebnisse von UltraSTEM-Analysen an isotopisch anomalen organischen Körnern von Meteoriten und interplanetaren Staubpartikeln (Vollmer et al. 2014) haben gezeigt, dass wässrige Reaktionen auf dem Mutterkörper diese fragilen ursprünglichen organischen Körner durch subtile Syntheseprozesse auf sehr feiner Skala umwandeln können. Wir möchten diese vielversprechenden Ergebnisse ausbauen indem wir ein größeres Set isotopisch anomaler organischer Körner aus verschiedenen primitiven Meteoriten und Kometenproben analysieren um nach weiteren Hinweisen auf wässrige Reaktionen zu suchen und einen Katalog der primitivsten organischen Bestandteile in verschiedenen Mutterkörpern aufzubauen. Diese Untersuchungen sollen die Entwicklung organischer Materie im frühen solaren Nebel zu komplexeren Molekülen, die für den Ursprung des Lebens auf der frühen Erde wichtig waren, zu verstehen helfen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1833: Building a Habitable Earth
• Internationaler Bezug: Großbritannien, Niederlande
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Professor Dr. Henner Busemann; Dr. Arne Janssen; Dr. Demie Kepaptsoglou; Dr. Jan Leitner; Professor Dr. Quentin Ramasse