Miller-Urey Experiment

Der Ursprung des Lebens auf der Erde und die Möglichkeit der Existenz von Leben außerhalb der Erde gehören zu den fundamentalsten Fragen in der modernen Wissenschaft. Vor mehr als 50 Jahren wurden die Ergebnisse eines Bahn brechenden Experiments veröffentlicht. Chemische Verbindungen, die unerlässliche Bausteine des Lebens sind, konnten unter den angenommenen Bedingungen auf der frühen Erde hergestellt wurden. In diesem Versuch gelang es Prof. Stanley Miller und Prof. Harold C. Urey 1953 an der University of Chicago, Aminosäuren aus einfachen Gasen wie Ammoniak, Methan, Wasserstoff sowie Wasser zu bilden, indem er das Gasgemisch Blitzentladungen aussetzte. Diese Gase galten zu diesem Zeitpunkt als Hauptbestandteile der frühen Erde. Neuere Forschungsresultate haben jedoch gezeigt, dass die Erdatmosphäre vornehmlich aus Gasen wie Kohlendioxid, Kohlenmonoxid und Stickstoff bestand, mit welchen die effiziente Bildung von Aminosäuren jedoch nicht möglich ist. Dieses Resultat ist insofern problematisch, da es nicht mehr die Erde als primäre Quelle für diese organischen Verbindungen annimmt.

Es besteht nun die Möglichkeit, dass organische Verbindungen und andere Moleküle wie Wasser durch Einschläge von Kometen und Meteoriten “von außen” zur Erde transportiert wurden. Dass solche Moleküle außerhalb der Erde existieren, wird durch astronomische Beobachtungen und die Analyse von Meteoriten bewiesen. Um jedoch herauszufinden, wo diese Moleküle außerhalb der Erde gebildet werden können, müssen Experimente unter Weltraumbedingungen durchgeführt werden.

Eine mögliche Umgebung ist die so genannte „Staubscheibe“, aus der sich die Planeten zu Beginn unseres Sonnensystems geformt hatten. In den kälteren äußeren Schichten dieser Scheibe kann angenommen werden, dass die Staubteilchen mit einer dünnen Eisschicht bedeckt waren. Die Gase in dieser Umgebung entsprachen auch der ursprünglichen Annahme des Miller-Urey Experiments. Führt man nun Energie in Form von Entladungen zu, die zwischen den Staubteilchen auftreten können, besteht die Möglichkeit, dass sich in den Eismänteln organische Moleküle bilden.

Um dies zu untersuchen, soll ein Experiment auf der Internationalen Raumstation ISS durchgeführt werden, das diese Bedingungen nachbildet. Das Experiment wird mit dem umbenannnten russischen Transportraumschiff PROGRESS zur Raumstation gebracht werden. Das Experiment besteht aus sechs mit Peltierelementen gekühlten Edelstahlbehältern (8 cm Durchmesser), die zwei unterschiedliche Gasmischungen (Mischung 1: Wasserstoff, Methan, Ammoniak; Mischung 2: Kohlendioxid, Kohlenmonxid, Stickstoff) und sowie Staubteilchen (Siliziumoxid) mit Eismantel enthalten. Mit Hilfe einer Hochspannungsquelle werden die Blitzentladungen simuliert, durch welche die Staubteilchen über einen Zeitraum von mehreren Tagen durchschweben sollen. Ein Piezoelement-Schüttelsystem verhindert, dass sich Eis- und Staubpartikel an den Edelstahlwänden der Gasbehälter anlegen. Die Experimentelektronik umfasst die Hochspannungseinheiten und einen Überwachungs- und Steuerungscomputer mit Schnittstellen zur ISS-Telemetrie.

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