Einfluss der Staubeigenschaften auf das D/H Isotopenverhältnis und die Häufigkeiten wichtiger präbiotischer Spezies im Solaren Nebel

Abstract

Die Entstehung des Lebens auf der Erde war ein erstaunliches und einmaliges Ereignis im Sonnensystem. Auch wenn wir noch weit davon entfernt sind, es umfassend zu begreifen, so sind doch einige Grundzüge bereits verstanden. Man ist sich beispielweise einig, dass es eine Gruppe von Molekülen gab, die zum Zeitpunkt der Entstehung frühester zellähnlicher Strukturen eine große Rolle gespielt haben. Diese präbiotischen Moleküle sind wiederum teilweise in einer Zeit gebildet worden, da die Erde als solche noch nicht existierte. In dieser Zeit war der Vorläufer des heutigen Sonnensystems eine Ansammlung von kaltem Gas mit geringer interner Dynamik. Wie sich in jüngerer Zeit gezeigt hat, ist die Entwicklung der Häufigkeiten chemischer Spezies in diesem Gas jedoch von weit größerer Dynamik und vermag es deshalb auch, präbiotische Moleküle zu bilden. Aufgrund dieser potentiell großen Bedeutung für die späteren Häufigkeiten präbiotischer Spezies, beschäftigt sich diese Arbeit auch mit Strukturen, die quasi-stationäre Wolkenkerne (QSCC) genannt werden. Die Gestalt eines QSCC, aus dem heraus das heutige Sonnensystem entstanden sein könnte, lässt sich vom heutigen Standpunkt aus noch nicht festlegen. Im in dieser Arbeit entwickelten Modell werden deshalb verschieden Szenarien für einen QSCC betrachtet. Bei allen simulierten Szenarien findet sich eine hohe Konzentration von Wasser H2O, Methan CH4 sowie Ammoniak NH3, während die Häufigkeit anderer präbiotischer Spezies wie beispielsweise H2S weitaus variabler ist. Der größte Teil des Sauerstoffs bzw. Kohlenstoff wird in Wasser bzw. Methan gebunden sein, welches wiederum vorrangig in gebundener Form als Eis im QSCC vorliegt. Der mittlere Gehalt an präbiotischen Molekülen ist dabei einerseits von der Staubgrößenverteilung des QSCC abhängig und andererseits vom Grad der Abschirmung der einfallenden Strahlung, wobei besser abgeschirmte QSCC einen höheren mittleren Gehalt an präbiotischen Molekülen aufweisen. Die Isotopenverhältnisse der präbiotischen Spezies und die Eiszusammensetzung machen es wahrscheinlich, dass die Entstehung der Kometen nicht im QSCC sondern in einer späteren Phase, d.h. im kollabierenden QSCC bzw. in der Scheibe stattfand. Die simulierten Ergebnisse bestätigen zudem, dass ein großer Teil der Konzentrationen und der Isotopenverhältnisse zeitabhängig ist. Somit könnte der Zeitpunkt des einsetzenden Kollapses des QSCC einen signifikanten Einfluss auf die Konzentrationen der präbiotischen Spezies sowie ihre Isotopenverhältnisse in späteren Phasen haben.