Weder Wasser noch Luft nagen an ihren Strukturen, dennoch ist auch die Oberfläche von Asteroiden von Erosionsprozessen betroffen. Diese sind vor allem auf ihre Drehung zurückzuführen. Dabei werden die Oberflächen in relativ schneller Folge dem Sonnenlicht ausgesetzt, dann dem Schatten und schließlich wieder der Strahlung. Der damit verbundene Zyklus von Erwärmung und Abkühlung belastet das Gestein an der Oberfläche, bis es zerbröselt: Die größeren Brocken zerfallen im Laufe der Zeit in immer kleinere, bis schließlich eine staubige Substanz übrigbleibt, die größtenteils aus mikroskopisch kleinen Partikeln besteht.
Fragender Blick auf raue Asteroidenoberflächen
Deshalb war zu erwarten, dass die Oberflächen von Asteroiden eher glatt und staubig sind. Beim mehrere Kilometer großen Asteroiden Eros bestätigten dies auch Untersuchungen. Doch bei Himmelskörpern mit einem Durchmesser von unter einem Kilometer war das nicht der Fall: Missionen zu den Asteroiden Ryugu und Bennu offenbarten Oberflächen, die aussehen wie raues Sandpapier und mit großen Felsbrocken übersät sind. Warum diese kleineren Asteroiden nicht von Staub bedeckt sind, der sich durch die Erosion eigentlich bilden müsste, blieb bisher unklar.
Der Erforschung dieses Rätsels haben sich nun Wissenschaftler der University of Colorado in Boulder gewidmet. Sie gingen dabei einem konkreten Verdacht nach: Aus Untersuchungen der Merkmale des Staubs, der auf einigen Himmelskörpern vorkommt, ist ein Effekt bekannt, der als “elektrostatisches Aufwirbeln” bezeichnet wird. Dabei nehmen die kleinen Partikel durch die Sonneneinstrahlung negative Ladungen auf. Sie können sich summieren, bis schließlich ein Effekt wie bei zwei Magneten entsteht, die sich gegenseitig abstoßen. Die Partikel lösen sich dabei manchmal schlagartig voneinander – sie springen. In einigen Fällen können die Staubkörner mit einer Geschwindigkeit von mehr als acht Metern pro Sekunde weggeschleudert werden. “Diesen Prozess hatte aber bisher noch niemand im Fall der Asteroidenoberflächen in Betracht gezogen”, sagt Co-Autor Xu Wang.
Im Rahmen ihrer Studie haben die Wissenschaftler nun die Daten von Laborexperimenten in Modellsimulationen integriert, um zu untersuchen, wie sich das elektrostatische Aufwirbeln auf Asteroiden auswirken könnte. Sie kreierten dazu am Computer zwei hypothetische Asteroiden und untersuchten, wie sich dort Staubkörner bilden und dann über Hunderttausende von Jahren hinweg umherhüpfen würden. Einer dieser fiktiven Asteroiden war ähnlich klein wie Ryugu, der zweite war hingegen ein eher großer Brocken mit mehreren Kilometern Durchmesser – ähnlich wie der Asteroid Eros.
