In rund zehn Tagen wird die NASA-Raumsonde OSIRIS-REx zum ersten Mal eine Probe von einem Asteroiden nehmen und diese dann zur Erde zurückbringen. Doch schon jetzt hat die Sonde wertvolle Informationen über den Asteroiden Bennu geliefert. In gleich sechs Fachartikeln haben Wissenschaftler neue, teils überraschende Informationen zur Beschaffenheit, Oberfläche und chemischen Zusammensetzung des rund 500 Meter großen Asteroiden gewonnen. So hat der Brocken offenbar größere Hohlräume und dünnere Zonen in seinem Inneren als gedacht – er gleicht einer Praline mit weicher Füllung. Zudem ergaben Messungen, dass an dem geplanten Ort der Probennahme relativ ursprüngliches Material aus tiefen Schichten des Asteroiden zutage tritt.
Der dunkel gefärbte Asteroid Bennu gehört zu den sogenannten Erdbahnkreuzern: Seine elliptische Flugbahn um die Sonne bringt ihn regelmäßig auch in Erdnähe. Astronomen können bisher nicht ausschließen, dass er in rund 150 Jahren sogar unserem Planeten gefährlich werden könnte. Allerdings liegt die Wahrscheinlichkeit dafür bisherigen Erkenntnissen nach bei nur 0,07 Prozent. Dennoch macht dieses Risiko es umso wichtiger, die Eigenschaften des Asteroiden genau zu kennen, denn sie beeinflussen, ob und wie sich die Bahn des Objekts in den nächsten Jahrzehnten verändern könnte. Seit 2018 umkreist die NASA-Raumsonde OSIRIS-REx den fast rautenförmigen Asteroiden und führt dabei zahlreiche Messungen durch. Diese Daten haben nun mehrere Forscherteams ausgewertet und berichten darüber in sechs Veröffentlichungen. Sie dienen auch der Vorbereitung der Probennahme am 20. Oktober 2020: Die Raumsonde wird sich der Oberfläche von Bennu bis auf wenige Meter annähern und mit einem Roboterarm Proben von der Oberfläche nehmen. Das Material wird OSIRIS-REx dann zurück zur Erde bringen – es ist die erste Mission dieser Art.
Wasser, Kohlenstoff und ursprüngliches Material
Eines der neuen Ergebnisse betrifft die Beschaffenheit des Gesteins an der geplanten Probenstelle “Nightingale”, einem von Geröll bedeckten Gebiet auf der Nordhälfte des Asteroiden. Schon vor mehreren Monaten hatten erste Messungen nahegelegt, dass es in diesem Gebiet hydratisierte Minerale geben könnte – Gestein, das Hydroxyl-Moleküle (-OH) enthält. Die aktuellen Daten bestätigen dies nun und belegen, dass viele der vornehmlich dunklen Brocken an der Probenstelle zudem helle Adern aus Karbonatgestein besitzen. Diese Minerale gelten als Anzeichen dafür, dass sich das Gestein in Gegenwart von Wasser gebildet hat. “Die Häufigkeit von kohlenstoffhaltigem Material ist ein bedeutender wissenschaftlicher Triumph für die Mission”, sagt Dante Lauretta von der University of Arizona in Tucson, einer der wissenschaftlichen Leiter der OSIRIS-REx-Mission. “Wir sind nun optimistisch, dass die Proben, die wir sammeln und zurückbringen wollen, auch organisches Material enthalten.” Damit könnten diese Proben auch neue Einblicke darin liefern, welche Rolle Asteroiden wie Bennu in der Frühzeit unseres Planeten spielten – als Lieferanten von organischen Molekülen und Wasser.
Weitere Messdaten enthüllten, dass sowohl die primäre Probenstelle “Nightingale” als auch eine Ersatzstelle von Regolith bedeckt sind, der erst relativ kurze Zeit den Einflüssen des Weltraums ausgesetzt war. Während ein Großteil von Bennus Oberfläche durch den Einfluss kosmischer Strahlung stark verwittert ist und daher in Spektralmessungen der Raumsonde bläulich erscheint, ist dies für die Probenregionen anders. Ihr Gestein ist spektral gesehen rötlicher und dies deutet auf eine ursprünglichere Zusammensetzung hin, die eine kurze Exposition des Materials nahelegt. “Sowohl die primäre wie die sekundäre Probenstelle liegen in kleinen, spektral rötlichen Kratern, die weniger verwittert sind als der Rest von Bennus Oberfläche”, erklärt Kevin Walsh von Southwest Research Institute. Damit könnte die Probennahme der Forscher die Chance bieten, noch sehr urtümliches Material zu gewinnen, das lange geschützt im Inneren des Asteroiden verborgen war.
Hohlräume im Inneren
Auch über das Innere des Asteroiden haben die Daten der Raumsonde OSIRIS-REx neue Erkenntnisse geliefert – und dabei kam den Forscher ein glücklicher Zufall zu Hilfe. Denn ursprünglich sollte der Schwerkrafteinfluss des Asteroiden auf die ihn umkreisende Sonde Aufschlüsse über seine Dichte und interne Zusammensetzung geben. Nachdem die Raumsonde jedoch bei Bennu angekommen war, zeigten ihre Kameras ein ungewöhnliches Phänomen: Immer wieder lösten sich kleinere Gesteinsbrocken von der Oberfläche des Asteroiden, umkreisten ihn eine Zeitlang und fielen dann wieder zurück. “Das war, als wenn jemand auf der Oberfläche diese Murmeln eigens hochwarf, damit wir ihre Bahn verfolgen konnten”, erklärt Daniel Scheeres von der University of Colorado in Boulder. “Unsere Kollegen konnten dann aus ihren Flugbahnen auf das Schwerefeld von Bennu schließen.” Die subtilen räumlichen Variationen im Schwerefeld wiederum erlauben Rückschlüsse darauf, wo im Innern des Asteroiden dichtere und damit massereichere oder aber weniger kompakte Zonen liegen.
Die Auswertung der Daten ergab, dass das Innere von Bennu anders zusammengesetzt ist als zuvor angenommen. Wegen seiner insgesamt eher geringen Dichte hatten Astronomen schon vorher vermutet, dass er zur Klasse der “Geröllhaufen”-Asteroiden gehört – Objekten, die aus eher lose zusammengeballtem Gestein bestehen. Die neuen Daten zeigen nun, dass dieses Geröll sehr ungleich verteilt ist: Im Zentrum des Asteroiden und entlang seines Äquators häufen sich Zonen mit auffallend geringer Dichte – möglicherweise handelt es sich sogar um Hohlräume. “Es scheint, als wenn es im Zentrum einen Hohlraum gibt, in den mehrere Footballfelder hineinpassen würden”, so Scheeres. Insgesamt ähnelt Bennu damit eher einer Praline mit porösem Kern und harter Schale als einem klassischen Geröllhaufen. Die Forscher vermuten, dass die extrem schnelle Rotation des Asteroiden sein Inneres im Laufe der Zeit so umverteilt hat, dass sich dichteres Material weiter außen sammelte. Setzt sich dieser Trend fort, könnte Bennu irgendwann durch seine eigene Rotation auseinanderreißen. “In vielleicht einer Million Jahren oder sogar weniger könnte das ganze Objekt auseinanderfliegen”, sagt Scheeres.
Quelle: Science, doi: 10.1126/science.abc3557, doi: 10.1126/science.abc3660, doi: 10.1126/science.abc3522; Science Advances, doi: 10.1126/sciadv.abd3649, doi: 10.1126/sciadv.abc3699, doi: 10.1126/sciadv.abc3350
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