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Reise zu den riesigen Asteroiden

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Der Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter ist wie der unordentliche Dachboden des Sonnensystems. Die staubigen, vergessenen Objekte dort sind Relikte aus einer fernen Vergangenheit, und jeder Asteroid hat seine eigene Geschichte über die Anfänge des Sonnensystems zu erzählen.

Dies sind Geschichten, welche die Planetenwissenschaftler hören wollen. Vieles über die Vergangenheit unseres Sonnensystems liegt noch immer im Unbekannten. In der Schule lernen wir die grundlegende Geschichte: Eine gewaltige Scheibe aus Gas und Staub um die Sonne herum, schließt sich langsam zu größeren und immer größeren Brocken zusammen, aus denen letzten Endes die Planeten hervorgehen, die wir heute kennen. Aber wie genau ist dies passiert, und warum wurden die Welten erzeugt die wir heute sehen und keine anderen, inklusive einem bestimmten blauen Planeten, auf dem so gute Bedingungen für Leben herrschen?

Um diese Fragen zu beantworten plant die NASA den Start einer Sonde namens Dawn. Ihre Mission: Der Flug zu den beiden riesigen Asteroiden Ceres und Vesta, und die erste Untersuchung der beiden aus der Nähe. Der Start ist für den Juli 2007 geplant.

Zuerst Vesta...

Dawns erster Halt ist Vesta -- ein Asteroid, der vielleicht alte Supernovae, aus der Geburtsstunde des Sonnensystems, in sich einschließt.

Untersuchungen von Vesta mit Teleskopen und Meteoriten, von denen man annimmt, dass sie von Vesta stammen, deuten darauf hin, dass der Asteroid während seiner frühen Geschichte teilweise geschmolzen wurde, was es schweren Elementen wie Eisen erlaubte abzusinken, und einen dichten Kern mit einer leichteren Kruste darüber zu bilden. 

"Das ist interessant -- und ein wenig verwirrend," sagt Chris Russell, leitender Forscher für Dawn, an der University of California, Los Angeles. Schmelzen benötigt eine Hitzequelle, so wie die Gravitationsenergie die freigesetzt wird, wenn Material zusammenstößt um einen Asteroiden zu bilden. Aber Vesta ist eine kleine Welt -- "zu klein," sagt er -- durchschnittlich nur etwa 530 km im Durchmesser. "Es wäre nicht genug Gravitationsenergie vorhanden gewesen, um den Asteroiden zu schmelzen, als er sich bildete."

Eine Supernova (oder zwei) liefern vielleicht eine Erklärung: Einige Wissenschaftler glauben, dass Vesta bei seiner Bildung, durch zwei Supernovae, die um die Zeit der Geburt des Sonnensystems explodierten, mit Aluminium-26 und Eisen-60 "aufgepeppt" wurde. Diese Arten von Eisen und Aluminium sind radioaktive Isotope, welche die extra Hitze hätten liefern können, um Vesta zu schmelzen. Nachdem sich diese radioaktiven Isotope geteilt hatten, wäre der Asteroid abgekühlt und hätte sich zu seinem jetzigen Zustand verfestigt.

Dies würde erklären, warum auf Vestas Oberfläche Zeichen von alten basaltischer Lavaflüssen und Ozeanen aus Magma vorhanden zu sein scheinen, so wie auch auf dem Mond unserer Erde. Die Supernovae würden auch die Abfolge der an der Planetenbildung beteiligten Ereignisse verändern:

"Als ich zur Schule ging dachte man, die Erde fügte sich zusammen, erhitze sich und das Eisen wanderte zum Mittelpunkt, während das Silikat darüber floss, was einen kernbildenen Prozess auslöste," sagt Russell. Dies setzt voraus, dass die kleineren Planetoiden, die kollidierten und sich zusammenschlossen um die Erde zu formen, formlose Massen waren, die noch keinen eigenen Kern aus Eisen gebildet hatten. Aber wenn Brocken aus Felsgestein von der Größe Vestas schmelzen und einen dichten Kern bilden konnten, "würde dies die Art und Weise beeinflussen wie Planeten und ihre Kerne wuchsen und sich entwickelten."

Wenn alles nach Plan verläuft würde Dawn Vesta im Oktober 2011 erreichen und in seine Umlaufbahn einschwenken. Detaillierte Bilder von Vestas Oberfläche werden Spuren seiner geschmolzenen Vergangenheit enthüllen, während Spektrometer Mineralien und Elemente, aus denen die Oberfläche besteht, aufzeichnen werden. Das Gravitationsfeld von Vesta wird durch die Bewegungen von Dawn direkt bestimmt, wenn die Sonde den Asteroiden umkreist. Dies sollte ein für alle mal zeigen ob Vesta wirklich einen Kern aus Eisen hat.

... weiter zu Ceres

Nachdem Dawn Vesta sieben Monate umkreist hat, wird die Sonde ein Manöver vollführen, dass niemals vorher durchgeführt wurde: den Orbit eines entfernten Objekts verlassen und zu einem anderen Objekt fliegen, um es zu umkreisen.

Diese Art von "Asteroiden Hopping" wäre praktisch unmöglich, wenn Dawn konventionellen Raketentreibstoff verwenden würde. "Wir bräuchten eine der größten Raketen, um den ganzen Treibstoff zu transportieren," sagt Marc Rayman, Systemtechniker für Dawn an Nasa´s Jet Propulsion Laboratory. Dawn nutzt stattdessen einen Ionenantrieb, der 10 Mal weniger Treibstoff benötigt. Dawn´s Antriebe wurden an Bord des experimentellen Raumschiffs Deep Space 1 erfolgreich getestet, was im Rahmen des NASA New Millennium Program durchgeführt wurde.

Dawn's sparsamer Ionenantrieb wird die Sonde von Vesta weg treiben, um dann im Februar 2015 Ceres zu erreichen.

Mit einem Durchmesser von 950 km ist Ceres bei Weitem das größte Objekt im Asteroidengürtel. Bemerkenswerterweise ist er keine felsige Welt wie Vesta, sondern bedeckt von Eis. "Ceres wird eine echte Überraschung für uns sein," sagt Russell. Da es aussieht als ob er eine 60 - 120 km dicke Eisschicht beherbergt, was das Meiste seiner frühen Geschichte im Dunkeln lässt, hat sich die Oberfläche von Ceres mit der Zeit vielleicht noch dramatischer verändert als die von Vesta. Obwohl Ceres vielleicht nicht soviel zu bieten hat, wie ein frühes Fenster auf die Planetenbildung, könnte er Wissenschaftlern zeigen welche Rolle das Wasser seitdem bei der Planetenbildung gespielt hat. Warum zum Beispiel können manch felsige Körper wie Ceres und die Erde große Mengen Wasser halten, während andere, wie Vesta, völlig trocken enden?

"Vesta wird uns etwas über die früheste Epoche erzählen, und Ceres wird uns zeigen was später passierte," sagt Russell. Zusammen bieten sie zwei einmalige Geschichten aus der Vergangenheit unseres Sonnensystems, und wer-weiß-wie-viele Lektionen über die Entstehung der Planeten.

Quelle: Science(at)NASA

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