Laborexperimente zur Bildung von Dipeptiden im Eis transneptunischer Objekte

• Antragsteller: Dr. Marko Förstel
• Fachliche Zuordnung: Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie ; Astrophysik und Astronomie ; Biophysik
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 250929795

Wo sind organische Moleküle auf der frühen Erde hergekommen? Sind sie auf der Erde enstanden oder ist ihr Ursprung im Weltall zu finden? Im Kuipergürtel wurden bisher über 70000 Objekte (KBOs) mit einem Durchmesser von über 100km entdeckt. Die meisten dieser Objekte bestehen hauptsächlich aus Eis verschiedenster Zusammensetzung der Elemente C, H, O und N, die häufigsten Elemente in organischem Leben. Zum Beispiel besteht das Eis von Quaoar unter anderem aus Stickstoff, Methan, Ethan und Wasser. Da KBOs schon seit der frühesten Entwicklung unseres Sonnensystems existieren, sind ihre Eise über Jahrmilliarden ionisierender Strahlung der Sonne ausgesetzt. Strahlung die theoretisch in der Lage ist, chemische Reaktionen in der Eismatrix hervorzurufen, die in der Formation von Dipeptiden resultieren. Dipeptide spielen eine essentielle Rolle in der Entstehung präbiotischer Moleküle, da sie die Formation von Polypeptiden und sogar Enzymen katalysieren können. Da KBOs als Hauptquelle kurzperiodischer Kometen gelten, kommen sie als Lieferanten dieser biologisch relevanten Moleküle auf die frühe Erde in Frage.Das wesentliche Ziel dieses Projekts ist die experimentelle Simulation der physikalischen und chemischen Bedingungen und Prozesse auf den KBOs, um zu Untersuchen, ob und unter welchen Bedingungen dort Dipeptide entstehen.Das wird erreicht, in dem wir Eise in einer neuen ultrahochvakuum Maschine erzeugen, die denen auf den KBOs in der Zuzsammensetzung und Temperatur nachempfunden sind. Anschließend werden diese Eise ionisierender Strahlung ausgesetzt, die die natürlich vorkommende Stahlung auf den KBOs (Protonen, Photonen) simuliert.Sowohl während als auch nach der Bestrahlung der Eise wird mit einer Vielzahl von Detektionsmechanismen nach komplexen Molekülen und insbesondere nach der Signatur der Dipeptid Bindung gesucht. Um Einflüsse der Detektoren auf die Ergebnisse auszuschließen, werden zuerst nur die reinen Eise erzeugt und auf die Einflüsse der Detektoren untersucht. Erst im zweiten Schritt werden die Eise zuerst mit jeweils einer Art ionisierender Strahlung behandelt und untersucht und daraufhin auf den Einfluss gleichzeitiger Bestrahlung mit Photonen und Protonen (Wechselwirkungen sind hier denkbar). Im dritten Schritt werden die Eise mit kleinen mineralischen Einschlüssen (Olivin) versehen, um mögliche katalytische Effekte dieser Minerale, die auch auf Kometen gefunden wurden, zu identifizieren.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. Ralf-Ingo Kaiser