Junge Geowissenschaftler und Physiker der Goethe-Universität gewannen bei einem Wettbewerb des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt. Ihr Experiment soll nächstes Jahr mit auf die Internationale Raumstation ISS fliegen.

Ein von Studierenden der Goethe-Universität vorgeschlagenes Experiment zur Planetenentstehung hat bei einem Wettbewerb des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) gewonnen. Der deutsche Astronaut Alexander Gerst nimmt das EXCISS-Experiment nächstes Jahr mit auf die Internationale Raumstation ISS.

„Wir freuen uns schon darauf, Herrn Gerst die Durchführung unseres Experiments zu erklären“, sagt Tamara Koch, die Leiterin des Projektes. Bis dahin sei aber noch viel Arbeit zu bewältigen. Die Studierenden der Geowissenschaften und der Physik haben nun knapp ein Jahr Zeit, das Projekt zu realisieren und Vorexperimente durchzuführen. Ein detailgenauer Prototyp aus dem 3D-Drucker existiert bereits und wurde der Jury auf dem Auswahl-Workshop am 4. und 5. Mai in Bonn präsentiert.

„Wie könnte Lehre spektakulärer, mitreißender oder anschaulicher sein als mit einem eigenen Experiment auf der ISS?“, fragt Frank Brenker, Professor am Institut für Geowissenschaften und Initiator des Projektes. Gemeinsam mit seinem Kollegen Prof. Björn Winkler betreut er die Studenten. „Wir sind begeistert vom Engagement der Studenten, die hier bereits Herausragendes geleistet haben“, kommentiert Björn Winkler die Leistung der Studentengruppe.

Worum geht es bei dem Experiment?
„Nichts weniger als die Entstehung der häufigsten Festkörper im frühen Sonnensystem wollen wir mit diesem Experiment klären“, sagt Koch. In der Geburtsstunde unseres Sonnensystems vor ca. 4,56 Milliarden Jahren bestand der Solare Nebel aus Gas und Staubkörnern. Sie bestanden entweder aus Kalzium- und Aluminium-reichen Mineralen oder aus Eisen und Magnesium-reichen Silikaten. Durch einen bisher noch nicht geklärten Prozess wurden diese in der frühen Phase des Sonnensystems plötzlich auf mehrere Tausend Grad aufgeheizt, um dann ebenso plötzlich wieder zu Tröpfchen, sogenannten Chondren, zu erstarren. Dieser Prozess gibt Forschern bis heute Rätsel auf.

Forscher vermuten, dass entweder Schockwellen oder Blitze die Staubteilchen so stark aufgeheizt haben. Eine weitere Möglichkeit wäre die Kollision mit Asteroiden. Keine der drei Thesen hat sich bisher durchsetzen können. Im EXCISS-Projekt wollen die Studierenden nun prüfen, ob die Chondren im Staub-Gas-Gemisch des Solaren Nebels durch hoch-energetische Blitze entstanden sein könnten. Dabei stehen die Eisen und Magnesium-reichen Silikate im Fokus.

Mini-Blitze in der Schwerelosigkeit
„Die Idee hinter dem Projekt ist einfach“, sagt Koch. „Wir möchten Staubpartikel in Schwerelosigkeit unter Bedingungen kollidieren lassen wie sie im Solaren Nebel geherrscht haben. Die so gebildeten Staubklümpchen beschießen wir dann wiederholt mit Blitzen, die durch Entladungen von Plattenkondensatoren erzeugt werden. Neu an der Idee ist, dies unter realistischen Bedingungen der Schwerelosigkeit und bei geringem Gasdruck durchzuführen. Solche Experimente sind auf der Erde auch in Falltürmen nicht möglich. Die ISS bietet damit ein einzigartiges Umfeld, die Blitz-Hypothese zu überprüfen.“

„Solch ein Projekt in einer kleinen Kiste von weniger als 15 Zentimeter Kantenlänge und mit zwei Volt Stromversorgung durchzuführen, ist schon eine Herausforderung“ sagt Yannik Schaper, der sich mit seinem Kommilitonen um die Physik des Projekts kümmert.