„Rosetta“-Mission: Raumsonde findet Eis auf Kometen Tschuri

„Rosetta“-Mission: Raumsonde findet Eis auf Kometen Tschuri

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Eine Aufnahme des Kometen 67P/Churyunomv-Gerasimenko. Auf "Tschuri" haben Wissenschaftler Wasser an der Oberfläche nachgewiesen.

Auf dem Kometen Tschuri haben Forscher erstmals Wasser in Form von Eis an der Oberfläche nachgewiesen. Eine Analyse zeigt, dass es erstaunlich grobkörnig ist. Was der Fund für die Wissenschaft bedeutet.

Eis auf einem Kometen – das ist keine Überraschung. Dass Kometen gefrorenes Wasser enthalten, ließ bereits der von der Raumsonde „Rosetta“ und früheren Missionen nachgewiesene Wasserdampf in der Atmosphäre von Kometen vermuten. Forscher gehen deshalb schon lange davon aus, dass Kometenkerne zu einem großen Teil aus gefrorenem Wasser bestehen, welches zu Gas wird, wenn der Komet in die Nähe einer Sonne kommt – ein Phänomen, das hauptsächlich verantwortlich ist für den Kometenschweif. Beweisen konnten sie diese Vermutung bisher aber nicht. Denn das Wassereis im Kern der Kometen liegt tief unter einer dicken Kruste aus pechschwarzem Staub vergraben. Auch eine genauere Untersuchung der Substanz war deshalb in der Vergangenheit nicht möglich.

Jetzt aber haben Forscher aus Rom auf dem Kometen 67P/Tschurjumow-Gerasimenko (kurz: Tschuri) zwei Stellen entdeckt, wo das gefrorene Wasser offen zutage tritt - ein Novum, das die Wissenschaftler um Gianrico Filaccione vom Institut für Astrophysik und Planetologie in helle Aufruhr versetzte.

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Mithilfe des Spektrometer Virtis, das sich an Board von Rosetta befand, war es ihnen erstmals möglich, anhand von Infrarot-Untersuchungen das gefrorene Wasser zu analysieren. „Wir konnten in den Spektrometerdaten erkennen, dass die zwei metergroßen hellen Flecken in der Region Imhotep tatsächlich aus Eis bestanden“, erklärt Gabriele Arnold vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Die Forscher gehen davon aus, dass Erosion für den glücklichen Fund verantwortlich ist.

Was wir über den Kometen Tschuri wissen

  • Form

    Der Komet, dessen volle Bezeichnung „67P/Tschurjumow-Gerassimenko“ lautet, besitzt grob die Form eines Quietsche-Entchens mit einem kleineren Kopf und einem größeren Körper, die über einen schmalen Hals verbunden sind. Der Kopf hat in etwa einen Durchmesser von zwei Kilometern, der Körper ist rund vier Kilometer lang. Ob es sich ursprünglich um zwei Brocken gehandelt hat, die irgendwann zusammengeklumpt sind, oder ob der Hals das Ergebnis eines ungleichmäßigen Abschmelzens des Kometen ist, wird noch untersucht.

  • Farbe

    Anders als beispielsweise viele Asteroiden weist der Komet nahezu keine Farbschattierungen auf. Nur der Hals und einzelne Brocken auf der Oberfläche erscheinen etwas heller. „Effektiv sind Kometen doppelt so schwarz wie Kohle“, wird „Osiris“-Forscher Dennis Bodewits von der Universität von Maryland in einer Mitteilung seiner Hochschule zitiert.

  • Oberfläche

    Es gibt steile, bis zu 700 Meter hohe Klippen, Staubdünen, glatte Ebenen, Furchen, Geröllhalden mit Gruben und großflächige Senken. Viele Gegenden sind von einer vermutlich meterhohen Staubschicht bedeckt. Rund 70 Prozent von „Tschuris“ Oberfläche hat „Rosetta“ bereits mit einer Auflösung kartiert, bei der mindestens 80 Zentimeter große Details zu erkennen sind. Bislang haben die Forscher 19 unterschiedliche Landschaften identifiziert und nach ägyptischen Gottheiten benannt. „Auch aus morphologischer Sicht hebt sich die Halsregion des Kometen deutlich von den anderen Bereichen ab“, erläutert Sierks. Anders als Kopf und Körper ist der Hals des Kometen glatt und frei von Furchen oder Kratern.

    Allerdings zeigt sich ein langer Riss am Hals, der Folge einer mechanischen Belastung sein könnte. Darüber hinaus haben die Forscher in Halsnähe und auf dem Rücken des Kometenkerns bis zu 200 Meter tiefe und bis zu 300 Meter breite zylinderförmige Löcher entdeckt. Deren Wände haben eine Art Gänsehaut - sie sind mit etwa drei Meter großen Klumpen gepflastert. Das könnte darauf hinweisen, dass sich die Materie im jungen Sonnensystem, die auch das Baumaterial des Kometen stellte, generell nur bis zu dieser Größe zusammenballen konnte. Möglicherweise besteht also das gesamte Kometeninnere aus solchen Brocken.

  • Zusammensetzung

    Zum ersten Mal konnten die „Rosetta“-Forscher auf direkte Weise die Dichte eines Kometen bestimmen. Ergebnis: „Tschuri“ ist mit 470 Kilogramm pro Kubikmeter etwa so schwer wie Kork. „Wir gehen davon aus, dass der Komet aus Eis und Staub besteht, Materialien, die beide eine deutlich höhere Dichte aufweisen“, betont Sierks. Die gemessene Dichte deutet also darauf hin, dass der Kometenkern porös und zu 70 bis 80 Prozent leer ist. „Wir verstehen ihn derzeit als eine Art lockere Ansammlung von Eis- und Staubteilchen mit vielen, vielen Zwischenräumen“, sagt der Göttinger Weltraumforscher.

  • Aktivität

    Bereits jetzt ist der Komet überraschend aktiv. „Er hat schon mehr Staubfontänen als viele andere Kometen bei ihrer größten Annäherung an die Sonne“, berichtet Bodewits. Auch hier ist der Hals des Kometen die Schlüsselregion. In den vergangenen Monaten hat „Tschuri“ viermal soviel Staub ins All gespuckt wie Gas - normalerweise produzieren Kometen mehr Gas als Staub. Dieser Ausstoß beschert dem Kometenkern nicht nur eine dünne Atmosphäre. Staubklumpen umkreisen den Kometenkern in bis zu 145 Kilometern Entfernung und vermutlich seit seiner vorangegangenen Annäherung an die Sonne.

    „Die Aktivität wird bis zur größten Annäherung an die Sonne noch um den Faktor 100 zunehmen“, erwartet Sierks. „Rosetta“ wird sich zu diesem sogenannten Perihel (Sonnennähe) im August auf einen Sicherheitsabstand von etwa 100 Kilometern zurückziehen. „Wir wissen, dass der Komet bei jedem Umlauf im Schnitt eine zwei bis drei Meter dicke Schicht seiner Oberfläche verliert“, sagt Sierks. „Wir erwarten daher nach dem Perihel in großen Teilen eine ganz neue Oberfläche.“ Nach „Tschuris“ größter Annäherung an die Sonne müssen die Forscher daher neue Karten des Kometen erstellen.

Der Beweis für die Existenz von gefrorenem Wasser im Kometenkern ist für die Wissenschaftler eine kleine Sensation. Denn obwohl Wasserdampf das Hauptgas ist, das von einem Kometen in seiner aktiven Phase in Sonnennähe abgegeben wird und auch das Innere des Kometen reich an Eis ist, ist seine Oberfläche lediglich eine dunkle, wasserarme Kruste – das entdeckte Wassereis scheint also nicht Teil der regulären Oberflächenstruktur des Kometen zu sein.

„Offenbar verdampft Eis schnell, sobald es an der Oberfläche dem All ausgesetzt wird“, erklärt Arnold. Zurück bleibe die klassische Kometenkruste, die aus Kohlenstoffverbindungen und Mineralien besteht. Im Verlauf seiner Geschichte dürfte Tschuri immer dunkler und felsiger geworden sein - das Eis im Inneren könnte also Rückschlüsse auf die Entstehung von Kometen ermöglichen.

Tatsächlich sind die Virtis-Daten so genau, dass sich damit sogar die Größe der einzelnen Eiskörnchen bestimmen lässt. „Da haben wir eine interessante Beobachtung gemacht: Das Eis dort hat zwei ganz unterschiedliche Körnungen!“, sagt Planetenforscherin Arnold. Die Forscher entdeckten zum einen winzige Körnchen mit einem Durchmesser von wenigen Dutzend Mikrometern sowie eine zweite Klasse mit einem Umfang von gut zwei Millimeter – rund hundertmal größer. „Das deutet auf verschiedene Entstehungsmechanismen und auf unterschiedliche zeitliche Abläufe der Entstehung hin", erklärt Arnold.

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Die kleineren Körnchen interpretieren die Forscher als Frost oder Raureif, der durch den zwölfstündigen Tag- und Nachtzyklus und als Ergebnis einer schnellen Kondensation entstanden ist. Bei den größeren Körnern vermuten die Wissenschaftler, dass sie sich langsamer gebildet haben und erst durch die Kometenaktivität und den daraus folgenden Erosionsvorgängen freigelegt wurden - also unter Umständen schon vor vielen hunderten Jahren entstanden sind.

Die Entstehung von Kometen, so viel ist der Wissenschaft bekannt, reicht Jahrmilliarden zurück, in eine Zeit als die Erde und alle anderen Planeten im Universum entstanden sind. Deren Evolution zu verstehen, könnte auch Erkenntnisse über unsere eigene Entwicklung und Entstehung liefern. Von dem grobkörnigen Eis aus dem Inneren von Tschuri erhoffen sich die Forscher einen Einblick in die Prozesse der vergangenen Jahrhunderte.

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