Asteroiden – Kleinkörper im Sonnensystem

Vor zwei Wochen wurde in der Geschichte der deutschen Raumfahrt mal wieder ein neues Kapitel aufgeschlagen: die kleine Sonde MASCOT (Mobile Asteroid Surface Scout) ist auf dem Asteroiden Ryugu gelandet.  Mit einer Masse von 10 kg und so groß wie ein Schuhkarton setzte MASCOT auf einer für die Wissenschaftler überraschend harten Oberfläche auf, die auffällig frei von Staub war. Andere Asteroiden, z.B. Itokawa, sind bedeckt von Regolith, d.h. Staub, wie man durch eine vorangegangene Mission weiß. Aber was sind Asteroiden eigentlich?

Asteroiden wurden zuerst zu Anfang des 19. Jahrhunderts entdeckt. Sie sind Kleinkörper, welche sich deutlich von Planeten unterscheiden. Asteroiden haben Größen von wenigen Metern Durchmesser bis zu einigen hundert Kilometern und es gibt sogar Asteroiden, die kleine Monde haben, wie Ida im Titelbild. Andere sind eigentlich Ansammlungen von kleinen Gesteinsbrocken, die durch schwache Gravitationskräfte zusammengehalten werden. 

Die Bahnen von Asteroiden können sehr unterschiedlich sein und vor allem auch an unterschiedlichen Positionen liegen. So gibt es Asteroidenpopulationen zwischen Mars und Jupiter, aber auch innerhalb der Erdbahn, am äußeren Rand und noch an weiteren Stellen gibt es Ansammlungen von diesen kleinen Körpern. Häufig haben Asteroiden auch Bahnen, die sehr stark zur Ekliptik, d.h. der Ebene in der die Erde um die Sonne läuft, geneigt sind. Insgesamt kennt man ungefähr eine dreiviertel Millionen von diesen kleinen Objekten.

Das spannende an Asteroiden ist, dass sie gewissermaßen Zeugen der Geschichte des Sonnensystems sind. Deswegen ist man so erpicht darauf, sie zu untersuchen. Ihre Zusammensetzung kann Aufschluss darüber geben, welche Stoffe im ursprünglichen Sonnensystem zu finden und wie sie verteilt waren. Ihre Position kann außerdem Aufschluss darüber geben, wie das Sonnensystem sich entwickelt hat, z.B. wie sich die Bahnen der Planeten verändert haben. Nach bestehenden Theorien sollten sich schwere Elemente vor allem im Inneren des Sonnensystems finden, da sie der Schwerkraft folgen. Leichtere Elemente sind im äußeren Sonnensystem mehr zu finden, so dass es z.B. auf Asteroiden im äußeren Sonnensystem Eisvorkommen gibt.

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Ein Eindruck der Verteilung von Asteroiden im inneren Sonnensystem (Quelle: NASA).

Wenn man so will, sind Asteroiden die Überbleibsel aus den Anfängen des Sonnensystems, Material, das nicht dicht genug zusammengesetzt wurde, um Planeten zu bilden.

Neben dem wissenschaftlichen Interesse, gibt es auch eine Notwendigkeit aus Sicherheitsgründen sich mit Asteroiden zu beschäftigen, denn sie stellen auch eine Gefahr für die Menschen dar. Es gibt zahlreiche Einschlagsspuren auf der Erde, von denen viele durch Erosion kaum noch zu entdecken sind. Ein Blick auf den Mond oder Merkur zeigt deutlichere Hinterlassenschaften. Die Folgen eines Einschlags hängen natürlich von der Geschwindigkeit und der Masse eines Asteroiden ab.

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Illustration eines Asteroideneinschlags (Quelle: NASA).https://en.wikipedia.org/wiki/%CA%BBOumuamua

Asteroiden bis einige hundert Metern Größe können regionale Schäden verursachen und globale Auswirkungen haben, wenn sie z.B. Tsunamis auslösen. Noch größere Asteroiden können z.B. so viel Staub und Asche in die Atmosphäre bringen, dass es zu einer Abkühlung kommt – Staub und Asche sorgen für mehr Wolken und Reflektion von Sonnenstrahlen. Die Folge wäre eine Zerstörung des irdischen Ökosystems wie es vermutlich auch Ursache für das Aussterben der Dinosaurier gewesen ist.

Um Abwehrstrategien zu entwickeln, ist es nötig zu verstehen, wie Asteroiden aufgebaut sind, woraus sie bestehen, welche Dichte sie haben und welche Festigkeit. Mögliche Szenarien wären – so man einen Asteroiden früh genug als potentiell gefährlich entdeckt – z.B. mit einem Raumfahrzeug, dass eine ausreichend große Masse besitzt an die passende Position zu fliegen und durch die Schwerkraft den Asteroiden abzulenken, oder aber andere Objekte mit einem Asteroiden in Kollision bringen.

Darüber hinaus können Asteroiden auch Boten aus anderen Sternsystemen sein. Man schätzt, dass sich jedes Jahr mehr als 10.000 Objekte, deren Ursprung nicht das unsrige Sonnensystem ist, innerhalb der Planetenbahnen durch unser Sonnensystem bewegen. Eines davon hat man im letzten Jahr entdeckt, allerdings fast ein Jahr benötigt, um zu verstehen, dass es sich tatsächlich um ein Objekt aus einem anderen Sonnensystem handelt. ‚Oumuamua, Hawaiianisch für Kundschafter, ist ein paar hundert Meter groß. Er wird bald schon wieder unser Sonnensystem verlassen. Leider können wir ihn nur aus der Ferne beobachten. So wissen wir nur, dass er eine metallreiche Hülle hat, die ein rötliches Spektrum aufweist und vermutlich eine sehr langgestreckte Form. Um ihn mit einem Nachkommen von MASCOT besuchen zu können, bewegt sich ‚Oumuamua leider viel zu schnell. Dennoch sind auch für die Zukunft weitere Asteroidenmissionen geplant, z.B. möchten die Japaner mit einem elektrischen Triebwerk zu den Jupiter-Trojanern fliegen – eine Gruppe von Asteroiden, die sich auf stabilen Positionen der Jupiterbahn aufhalten.

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