AstronomieAsteroidenstaub belegt Verwandtschaft von Himmelskörpern

2010 brachte die Raumsonde Hayabusa die ersten Proben eines Asteroiden zur Erde. Ihre Analyse beweist nun erstmals langjährige Theorien über die kosmischen Brocken. von 

Jetzt liegen die Körnchen da. Nackt und krümelig auf einem Objektträger aus Glas sollen Röntgenstrahlen und Elektronenbeschuss ihnen die Geheimnisse ihrer Heimat entlocken. Die ist weit weg, nennt sich Itokawa und ist ein Asteroid in fast 290 Milliionen Kilometern Entfernung zur Erde. Itokawas Staub ist das erste Asteroidenmitbringsel, das Forscher zur Analyse auf die Erde geholt haben.

Als im Juni 2010 insgesamt 1.574 Partikel im Probenbehälter der Raumsonde Hayabusa im weiträumig abgesperrten Outback Australiens auf der Erde aufschlugen , da hatten sie bereits eine kleine Odyssee hinter sich. Sieben Jahre zuvor hatten japanische Astronomen die Raumsonde Hayabusa ins All geschossen, damit sie zwei Jahren später auf Itokawa landet und Gesteinsproben einsammelt.

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Die Partikel konnten kaum anders, als im Probenbehälter zu landen. Aufgrund seiner geringen Masse hat ein Asteroid eine nur geringe Anziehungskraft, weshalb bei der Landung unausweichlich Staub aufgewirbelt werde – der dann auch im Probenbehälter lande. Das war zumindest die Hoffnung der japanischen Forscher, als sie feststellten, dass die Mechanik zum Einsammeln der Probe während der unsanften Landung beschädigt worden war. Der Rückflug verzögerte sich und man bangte bis zu seiner Landung auf der Erde, ob der Wanderfalke (Hayabusa) seine kostbare Fracht mit heimgebracht hatte. Es klappte.

Himmelskörper: Asteroid

Asteroiden sind kleine Gesteinsobjekte, die sich auf einer Umlaufbahn um die Sonne bewegen. Ihr Name – astēr ("Stern") mit der Endung eides ("ähnlich") –  umschreibt, dass sie wie Sterne erscheinen, weil sie so klein wirken.

Zusammen mit den Meteoroiden und Kometen zählen die Asteroiden zu den Kleinkörpern des Sonnensystems. Kleinkörper umkreisen die Sonne, besitzen aber keine Kugelgestalt. Ihre Masse und Gravitation ist zu gering, um diese Form zu bilden.

Der Großteil der Asteroiden unseres Sonnensystems befindet sich im sogenannten Asteroidengürtel, einer Ansammlung von Asteroiden und Zwergplaneten zwischen den Planetenbahnen von Mars und Jupiter.

Meteoroid

Kleinkörper, die ein paar Millimeter bis hin zu mehreren Metern groß sind, werden als Meteoroiden bezeichnet. 

Sie sind zwar kleiner als Asteroiden, aber eine klare Unterscheidung – etwa über die chemische Zusammensetzung oder die Größe – gibt es nicht.

Sie können auf unterschiedlichen Wegen entstehen: Entweder löst sie die Gravitation von Planeten aus einem Asteroidengürtel oder der Sonnenwind schlägt sie aus Kometenkernen heraus. Außerdem können Meteoroiden durch den Zusammenprall von zwei Asteroiden beziehungsweise durch den Aufprall eines Asteroiden auf einem Planeten entstehen.

Meteor

Sobald sie in die Erdatmosphäre eindringen, nennt man Meteoroide Meteore oder im Volksmund Sternschnuppen.

Generell umfasst der Begriff alle Leucht- und Wettererscheinungen in der Erdatmosphäre. Die Meteorkunde befasst sich mit Meteoren; nicht zu verwechseln mit Meteorologie, die sich der Beobachtung und Beschreibung von Wetter und Klima widmet.

Meteore sind zudem all jene Meteoroiden, die in die Erdatmosphäre eindringen, aber nicht auf der Erde aufschlagen. Das Leuchten der Meteore entsteht durch die Aufladung der Luftteilchen, wenn der Meteoroid durch die Atmosphäre rast.

Meteorit

Wenn ein Meteoroid auf die Erde prallt – statt nur die Erdamosphäre zu durchqueren – wird er als Meteorit bezeichnet.

Meteoriten sind aus verschiedenen Mineralen zusammengesetzt und werden zu den Gesteinen gezählt.

Chondrite bilden die größte Klasse an Meteoriten und sind nach den kleinen Silikatkügelchen in ihrem Inneren, den Chondren, benannt. Außerdem bestehen sie aus den Mineralen Olivin, Pyroxen und Plagioklas.

Altersbestimmungen haben ergeben, dass sie bereits in der Frühzeit des Sonnensystems entstanden sind, vor 4,5 Milliarden Jahren. Damit sind sie die ältesten Steine des Sonnensystems. Weil ihre Zusammensetzung außerdem weitestgehend der des ursprünglichen solaren Nebels entspricht, werden sie auch undifferenzierte Meteoriten genannt.

Komet

Schweifsterne oder Kometen sind Kleinkörper in unserem Sonnensystem. Ihre Zusammensetzung unterscheidet sie von Asteroiden. Während die aus Gestein bestehen, sind Kometen zusätzlich aus gefrorenem Gasen und Wasser zusammengesetzt, weswegen sie auch "schmutzige Schneebälle" genannt werden.

Kometen sind zeitgleich mit dem übrigen Sonnensystem entstanden und umkreisen die Sonne in der Oortschen Wolke oder im Kuiper-Gürtel. Durch die Anziehungskraft vorbeiziehender Sterne oder großer Planeten werden vereinzelt Eis-Gesteins-Brocken aus ihrer eigentlichen Bahn gerissen und in das Innere des Planetensystems gelenkt.

Je näher der Eisbrocken dabei der Sonne kommt, geht das Eis vom gefrorenen Zustand direkt in den gasförmigen Zustand über, ohne sich zwischendurch zu verflüssigen. Dabei werden die zuvor im Eis gefangenen Partikel frei und bilden mit dem entstandenen Gas eine rund 100.000 Kilometer große Wolkeum den Brocken – die so genannte Koma. Durch den Sonnenwind wird die Wolke in die Länge gezogen, sodass ein Kometenschweif von bis zu 100 Millionen Kilometern Länge entsteht.

Planet

Planeten unterscheiden sich von Sternen dadurch, dass sie selbst kein Licht erzeugen, sondern nur das von anderen Sternen – wie etwa der Sonne – reflektieren. Wie Asteroiden auch umkreisen Planeten die Sonne und haben aufgrund ihrer höheren Masse aber die Gestalt einer Kugel ausgebildet.

Außerdem sind Planeten die einzigen Objekte auf ihrer Umlaufbahn, weil sie sie durch ihre Gravitation freigeräumt haben.

Stern

Sterne sind kugelige Gasriesen, die von sich aus Licht aussenden. In ihrem Inneren sind Temperatur und Druck hoch genug, dass über längere Zeit eine Kernfusion stattfinden kann. Dabei verschmelzen Wasserstoffatome zu Helium, wobei unheimlich viel Energie frei wird.

In einer sternklaren Nacht kann das menschliche Auge rund 5.500 Sterne erkennen. Sie haben unterschiedliche Größe, Temperatur, Leuchtkraft und Lebensdauer.

Im Labor scannten, mikroskopierten und analysierten die Astronomen nun fast ein Jahr lang die geborgenen Partikel. Sie fanden heraus, wie sie zusammengesetzt sind, welche Temperaturen sie überstanden haben und wo sie ursprünglich herkommen. Ihre Ergebnisse veröffentlichte das internationale Team um Tomoki Nakamura jetzt im Magazin Science .

Asteroiden verraten, wie die Erde einst entstand

Die Analyse der Asteroid-Partikel zeigt, dass sie identisch sind mit den Proben, die man bislang nur von einer bestimmten Gruppe von Meteoriten kannte, also von Himmelskörpern, die auf die Erde gestürzt sind. Itokawa enthält – wie die Meteoritengruppe der gewöhnlichen Chondriten auch – eingeschlossene Silikate. "Die Studie liefert damit einen sehr wichtigen Beweis", sagt der Geowissenschaftler Tilmann Althaus. "Sie zeigt, dass die gewöhnlichen Chondriten von Asteroiden des S-Typs abstammen." Das hatte man zuvor zwar schon vermutet, aber bislang fehlten die Belege. Dadurch erleichtert sich zukünftig die Arbeit der Astronomen.

Sie kartografieren die Himmelskörper gewöhnlich anhand des Lichts, das von ihnen ausgeht. Dieses Verfahren der Spektralanalyse gibt Aufschluss darüber, aus welchem Material die Körper zusammengesetzt sind, die an unterschiedlichen Positionen im Weltraum zu sehen sind. Nun zeigt sich, dass die Methode korrekt funktioniert.

Astronomen untersuchen die Himmelskörper, um herauszufinden, woraus unsere Erde entstanden ist. Dafür müssen sie im Weltraum nach Antworten suchen. Denn in die aufschlussreichen Tiefen der Erde gelangt man erst gar nicht: Die tiefste Bohrung reicht nur 12 Kilometer in das Erdinnere, was weniger als einem Fünfhundertstel des Erdradius entspricht. "Außerdem hat sich die Erde über die Zeit ja auch verändert und ist nicht mehr das, was sie bei ihrer Entstehung war", sagt Althaus. Asteroiden hingegen sind alle sehr alt und man vermutet, dass die Erde einst aus denselben Materialien entstanden ist.

Ausgehend von den Erkenntnissen durch die Partikel von Itokawa wollen Astronomen nun weitere Asteroiden anderen Typs ansteuern, um die Kartografierung voranzutreiben. Die Nasa will 2016 die Raumsonde Osiris-Rex zum Asteroiden 1999 RQ36 schicken , der zu den kohlenstoffhaltigen Asteroiden zählt. Schon zwei Jahre früher soll Hayabusa-2 zu einem ebensolchen starten.

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    • Quelle ZEIT ONLINE
    • Schlagworte Nasa | Weltraum | Asteroid | Outback
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