Unsere Galaxis hält eine süße Überraschung bereit. Erythrulose, ein Zucker, der in Himbeeren, Kiwis und vielen roten Früchten vorkommt, scheint auch in einer riesigen Molekülwolke aus Gas und Staub nahe dem Zentrum unserer Galaxie zu existieren, etwa 26 745 Lichtjahre von der Erde entfernt. Damit wurde zum ersten Mal ein Zucker im interstellaren Raum nachgewiesen. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift »Nature Astronomy« veröffentlicht.

Kosmische Zuckerfabrik

Die Frage ist: Wie ist dieser Zucker dorthin gelangt? Für das Leben, wie wir es kennen, sind Zucker unverzichtbar – sowohl als Moleküle zur Energiespeicherung als auch als Bestandteile biologischer Bausteine wie DNA und RNA. Sie sind jedoch auch relativ empfindlich und lassen sich nicht unbedingt leicht von Grund auf neu herstellen, sei es im Weltraum oder auf der frühen präbiotischen Erde. Molekülwolken bieten jedoch eine mögliche Abkürzung für die Herstellung von Zuckern, da sie »riesige chemische Fabriken« sind, meint Izaskun Jiménez-Serra, Hauptautorin der Studie und Astrochemikerin am Spanischen Nationalen Forschungsrat sowie am Zentrum für Astrobiologie des Nationalen Instituts für Luft- und Raumfahrttechnik in Spanien. Molekülwolken können auch Sternenwiegen sein, in deren Tiefen neue Sterne und Planeten entstehen.

Die Wolke mit der Bezeichnung G+0693-0027, in der Jiménez-Serra und ihr Team den Zucker entdeckt haben, ist reich an chemischen Verbindungen und »ein hervorragendes astronomisches Labor, in dem wir nach neuen Molekülarten suchen können«, fügt sie hinzu. Der Staub, der die kalten, dunklen Tiefen der Wolke durchzieht, spielt dabei eine entscheidende Rolle. Er bietet Oberflächen, an denen sich Atome und Moleküle anlagern können, wodurch letztere größer und komplexer werden. Außerdem blockiert er ultraviolette und andere hochenergetische Strahlung, die andernfalls größere Verbindungen während ihres Wachstums zerreißen könnte. Tiefer in den Wolken blockiert mehr Staub noch mehr Strahlung, die Temperaturen sinken, und Wasser- sowie Kohlendioxid-Eis überziehen die Staubkörner, zusammen mit Molekülen zunehmender Komplexität.

Der Barcode der Moleküle

Izaskun und ihre Kollegen nutzten zwei riesige Radioteleskope in Spanien – die 40-Meter-Antenne in Yebes und die 30-Meter-Antenne des IRAM –, um den staubigen Schleier von G+0693-0027 zu durchdringen und einige ihrer subtilen kosmischen chemischen Vorgänge zu erkennen. Im Vergleich zu Strahlung höherer Energie durchdringen Radiowellen riesige Gas- und Staubwolken ungehindert. Einiges der Emission im Radiobereich stammt von den in den Wolken gebildeten Molekülen selbst. Sie werden durch Stoßwellen von nahegelegenen Supernovae und andere Einflüsse von ihren Staubkornorten angeregt und können bei Rotation ein schwaches, aber nachweisbares Radioleuchten aussenden. Jedes Molekül prägt diesem Licht sein eigenes, barcodeähnliches Muster auf, das sich offenbart, wenn die Strahlung in ihre einzelnen Frequenzen zerlegt wird.

Diese Muster sind wie ein seltsam aussehender Kamm, bei dem die Positionen der Zinken die Frequenzen darstellen, auf denen ein Molekül sendet, stellt Nick Indriolo fest, ein Astronom, der am Space Telescope Science Institute in Baltimore das interstellare Medium erforscht und nicht an der Studie beteiligt war. Das Aufspüren einzelner Moleküle kann kompliziert sein, da sich in der Wolke Hunderte andere Verbindungen befinden können, die ebenfalls gleichzeitig ihre Signale abstrahlen.

Um ein bestimmtes Molekül identifizieren zu können, muss zunächst dessen einzigartiges Strahlungsmuster ermittelt werden. Dazu wird es in einem Labor auf der Erde verdampft. Zucker sei »schwierig« zu messen, meint Jiménez-Serra, da es sich um sirupartige Flüssigkeiten handele. Eine neuentwickelte Technik stabilisierte einen Zucker: Dabei wird er mit Talkumpuder vermischt, um einen Feststoff zu erzeugen. Wird dieser nun mit einem Laser verdampft, ergibt sich ein charakteristisches Lichtmuster.

Die Zutaten des Lebens

Mit diesen entscheidenden Informationen ausgestattet, durchforstete das Team um Jiménez-Serra seine Daten von G+0,693-0,027 auf der Suche nach dort möglichem Zucker. Sie fanden reichlich Anzeichen für Erythrulose, die vier Kohlenstoffatome enthält, aber überraschend wenige Hinweise auf Zucker aus drei Kohlenstoffatomen in derselben Region. Dies widerspricht einer traditionellen Annahme in der Astrochemie, dass sich diese Moleküle durch die schrittweise Hinzufügung jeweils eines Kohlenstoffatoms bilden würden. Stattdessen, so die Hypothese des Teams, könnte sich die Erythrulose aus Glykolaldehyd und Ethylenglykol gebildet haben – zwei Molekülen, die ebenfalls in der Wolke gefunden wurden und jeweils ein Paar Kohlenstoffatome aufweisen. Die Gruppe arbeitet nun an Folgeexperimenten, um nach komplexeren Zuckern zu suchen und die Reaktion der empfindlichen Moleküle auf ultraviolettes Licht zu testen.

»Mehr als 300 Moleküle wurden im Weltraum identifiziert«, sagt Indriolo. Bislang sind die meisten davon für den Menschen giftig, doch je tiefer in das verborgene Innere molekularer Wolken vorgedrungen wird, desto mehr Verbindungen werden entdeckt, die komplexe Vorläufer des Lebens sind. Das Rezept für die Biologie entsteht offenbar sogar an einem der unwirtlichsten Orte, die wir uns vorstellen können. »Bisher war es nur eine Hypothese, dass sich Zucker in den Regionen des Weltraums bilden kann, aus denen schließlich neue Sterne und Planeten entstehen«, meint Indriolo. »Aber jetzt wissen wir, dass sich Zucker in diesen Regionen tatsächlich bilden können.«