Ich beschäftige mich in meinen Blogartikeln oft mit Asteroiden und auch oft mit extrasolaren Planeten. Nicht nur, weil das sehr interessante astronomische Forschungsgebiete sind, sondern auch weil das meine beiden Spezialgebiete waren, als ich selbst noch aktiv in der Forschung gearbeitet habe. Und ganz besonders interessant wird es, wenn man beide Gebiete verbindet. Extrasolare Asteroiden haben wir bis jetzt natürlich noch nicht direkt beobachtet; dafür sind die Dinger viel zu klein. Aber wir wissen, dass es sie anderswo natürlich auch geben muss. Auch bei anderen Sternen entstehen die Planeten auf die gleiche Art und Weise wie bei uns und die Asteroiden sind die Bausteine, aus denen die großen Himmelskörper langsam anwachsen. Und wir haben jede Menge indirekte Hinweise auf die Existenz extrasolarer Asteroiden gefunden. Wir wissen also, dass andere Sterne nicht nur von Planeten umkreist werden, sondern auch von Asteroiden. Und dort wo Planeten und Asteroiden sind, dort sind auch entsprechende Kollisionen. Das ist einerseits wichtig für die Entwicklung eines Himmelskörpers, denn solche Kollisionen liefern zum Beispiel Wasser auf die Planeten (was ich in meinem Buch “Der Komet im Cocktailglas” ausführlich erklärt habe). Andererseits können Kollisionen natürlich auch jede Menge Schaden anrichten. Will man ein extrasolares Planetensystem charakterisieren und will man vor allem wissen, ob irgendwo Leben möglich ist oder nicht, dann muss man sich auch mit den Asteroiden auseinandersetzen. Und das ist knifflig. Denn dazu muss man erst mal mehr über die Planeten lernen.

Asteroiden gibt es auch bei anderen Sternen (Künstlerische Darstellung: NASA/JPL-Caltech)

Asteroiden gibt es auch bei anderen Sternen (Künstlerische Darstellung: NASA/JPL-Caltech)

In unserem Sonnensystem galt der große Planet Jupiter lange Zeit als “Beschützer”, der viele Kometen und Asteroiden aus dem Sonnensystem wirft, bevor sie der Erde gefährlich werden können. Neuere Untersuchungen zeigen, dass die ganze Sache ein wenig komplizierter und Jupiters Rolle nicht so klar ist. Aber es ist klar, dass die großen Planeten in einem System wichtig sind, wenn man die Dynamik der kleinen Asteroiden verstehen will. Sie verändern die Bewegung der kleinen Himmelskörper und steuern gewissermaßen den Fluss von Asteroiden in die habitable Zone. Wie genau das abläuft, haben drei finnische Wissenschaftler untersucht. Teemu Laakso von der Universität Helsinki und seine Kollegen haben die ganze Sache am Computer simuliert (“Gravitational scattering by giant planets”).

Die Ausgangslage ist eigentlich recht einfach. Man setzt sich im Computer ein Sonnensystem zusammen, das auch vier großen Gasplaneten besteht und 10.000 Asteroiden, die sich überall im System befinden. Und dann simuliert man deren Bewegung und berechnet, wie die Gasplaneten die Bewegung der Asteroiden beeinflussen, wenn man bestimmte Parameter ändert. Um das ganze Problem halbwegs einfach untersuchen zu können, haben Laakso und seine Kollegen eine Zahl definiert: Die escape rate bzw. “Auswurfrate”. Die gibt an, wie effektiv eine bestimmte Konfiguration an Planeten darin ist, Asteroiden aus dem System zu werfen. Wenn man das mathematisch genauer betrachtet, dann ist diese Auswurfrate verwandt mit dem sogenannten Ljapunow-Exponent, der ein Maß für das Chaos in einem System ist.

Die Ergebnisse der Simulationen sehen dann zum Beispiel so aus:

Das Diagramm zeigt die Auswurfrate für ein Sonnensystem mit Planeten, die genau die gleichen Eigenschaften haben wie Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun. Nur die Masse des Jupiters wurde verändert; das ist auf der x-Achse zu sehen. Die y-Achse zeigt die Auswurfrate. Die weißen Kreise zeigen den Fall, wenn man nur Jupiter alleine betrachtet und man bekommt das wenig überraschende Ergebnis, dass die Auswurfrate umso höher ist, je größer die Masse von Jupiter ist. Das ist wenig überraschend; interessanter ist dagegen die Kurve, die von den schwarzen Kreisen gebildet wird. Hier sind man die Ergebnisse der Simulation mit allen vier Planeten. Auch hier wurde nur die Masse von Jupiter geändert. Für große Jupitermassen sind die beiden Kurven identisch. Ist Jupiter massereich genug, dominiert er auch dann die Bewegung der Asteroiden, wenn er nicht der einzige Planet ist. Aber wenn seine Masse vergleichbar mit der der anderen Gasplaneten ist, dann ändert sich die Situation.

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Kommentare (23)

  1. #1 kalli
    5. März 2014

    den Cocktailglas-Kometen hab ich mit großem Interesse gelesen, aber es ist wirklich schwer zu glauben, dass 2/3 unserer Erdoberfläche (bis 10 km tief) aus gefrorenen
    Kometen und Asteroiden gebildet worden sein soll.
    ich weiß, es gibt keine bessere Erklärung, aber vorstellbar ist es nicht

  2. #2 Theres
    5. März 2014

    @kalli
    Ich hab da einen LInk für dich, http://water.usgs.gov/edu/earthhowmuch.html#.T7Fqm7_rybJ
    Dieser Bubble ist doch gar nicht so groß, so gesehen.
    Erklärungen auf Deutsch hier: http://www.scilogs.de/go-for-launch/usgs_grafik_wasser_1400km/

  3. #3 Florian Freistetter
    5. März 2014

    @kalli: “ich weiß, es gibt keine bessere Erklärung, aber vorstellbar ist es nicht”

    Naja, das ist genau so gut oder schlecht vorstellbar, wie die Tatsache, dass die GESAMTE Erde aus jeder Menge Staubteilchen entstanden ist…

  4. #4 kalli
    5. März 2014

    Danke, das ist erstaunlich

  5. #5 Till
    5. März 2014

    besonders interessant finde ich, dass unser Sonnensystem bei den meisten Simulationen eher in der Nähe des Minimums an ausgeworfenen Asteroiden ist. Das könnte bedeuten, dass Jupiter uns nicht vor den Asteroiden beschützt indem er sie aus dem Sonnensystem wirft, sondern dass Jupiter die Asteroiden im Sonnensystem hält (bzw möglichst wenige auswirft). Eine mögliche Erklärung ist, dass bei einem “auswurffreudigeren” Jupiter zu wenig Asteroiden übrig geblieben wären um die Erde zu bilden bzw. um die Erde mit ausreichend Wasser zu versorgen.
    Was denkt Ihr dazu?

  6. #6 Florian Freistetter
    5. März 2014

    @Till: “Was denkt Ihr dazu?”

    Ich denke, dass die Geschichte von “Jupiter ist unser Beschützer” ein wenig übertrieben ist und – wie der verlinkte Artikel zeigt – auch so nicht ganz stimmt.

  7. #7 Herr Senf
    6. März 2014

    auch interessant http://de.arxiv.org/pdf/1403.0576
    wegen den Dinos oder ohne.

  8. #8 Florian Freistetter
    6. März 2014

    @Herr Senf: Den Artikel hab ich gelesen. Ist aber SEHR spekulativ…

  9. #9 Andreas Morlok
    Münster
    6. März 2014

    @Kalli: Was die Kometen betrifft, viel von dem Eis geht bei den Impakten gleich wieder verloren, das wird genug Energie frei um Material über dei Fluchtgeschwindigkeit hinaus in den Weltraum zu blasen. Der Rest sind praktisch Gesteinsbrösel.

  10. #10 Gerd
    5. Juni 2014

    Ist es denkbar, dass ein extrasolarer Asteroid die Erde trifft?
    (prinzipiell – natürlich ist das nicht besonders wahrscheinlich)
    Wäre der ggf. besonders schwer vor dem Einschlag zu entdecken?

  11. #11 Alderamin
    5. Juni 2014

    @Gerd

    Ist es denkbar, dass ein extrasolarer Asteroid die Erde trifft?

    Theoretisch schon, aber so einer wurde noch nie beobachtet. Nicht mal ein sicher extrasolarer Komet.

    Wäre der ggf. besonders schwer vor dem Einschlag zu entdecken?

    Wenn er direkt von außerhalb des Sonnensystems käme, denke ich ja. Zum einen wäre er relativ schnell unterwegs, mit mehr als der Fluchtgeschwindigkeit des Sonnensystems. Zweitens käme er aus einer ungewöhnlichen Richtung, wahrscheinlich nicht innerhalb der Ebene der Planetenbahnen, wo man nach Asteroiden sucht. Drittens könnte man ihn nicht schon bei früheren Vorbeiflügen an der Erde geortet haben, die einzige Chance, kleinere Objekte überhaupt zu finden. Und viertens wäre er, wenn er nicht sehr groß (mehr als einige zehn oder hundert km) wäre, ohnehin nur wenige Wochen/Tage vor der Begegnung mit der Erde hell genug, um gesehen zu werden. Kometen sind da weitaus auffälliger.

    Aber wie gesagt, es wurde so ein Asteroid noch niemals gesehen und die Chance, dass so etwas die Erde trifft, ist viel kleiner als die eines Einschlags eines Asteroiden aus dem Sonnensystem.

    Gibt’s einen besonderen Grund für die Frage?

  12. #12 Florian Freistetter
    5. Juni 2014

    @Gerd: “Wäre der ggf. besonders schwer vor dem Einschlag zu entdecken?”

    Klar – extrasolare Asteroiden lassen sich genau so leicht/schwer entdecken wie “normale” Asteroiden. Siehe dazu zB hier: http://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2014/06/04/mit-dem-fahrrad-zu-den-asteroiden-abschnitt-8-beim-unsichtbaren-licht-im-mostviertel/ oder http://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/?p=14836

  13. #13 Gerd
    5. Juni 2014

    @Alderamin
    Vielen Dank. Das sind schon mal interessante Aspekte!
    Ja, es gibt einen besonderen Grund – nicht, dass ich solch ein Ding gerade beobachtet hätte – da ich einen SF-Roman schreibe (erscheint 2015), benötige ich ein Objekt, das spät erkannt wird (am liebsten so 3 Monate vor dem Aufschlag). Es soll kein Komet sein, aber groß genug, um das meiste Leben auf der Erde zu zerstören.
    Nebenbei bemerkt: Die Story beginnt mit dem Asteroiden, ist aber nicht etwa ein neues Endzeitszenario, es geht um etwas ganz anderes.

  14. #14 Florian Freistetter
    5. Juni 2014

    @gerd: “enötige ich ein Objekt, das spät erkannt wird (am liebsten so 3 Monate vor dem Aufschlag). Es soll kein Komet sein, aber groß genug, um das meiste Leben auf der Erde zu zerstören.”

    Dann nimm etwas, das verdammt schnell ist. Wenn irgendwas schnell genug kommt, hat man keine Chance, es rechtzeitig zu sehen. So wie in Red Lightning (Red Thunder, Band 2) – da zerstört so ein Ding auch fast die gesamte Erde das mit fast Lichtgeschwindigkeit auf die Erde fällt.

  15. #15 Alderamin
    5. Juni 2014

    @Gerd

    Hmm, ein Asteroid, der so groß ist, dass er das meiste Leben auf der Erde vernichten kann, liegt in der 10 km-Klasse, die kann man auf jeden Fall relativ problemlos bis hinter den Jupiter entdecken (ca. 20. Größenklasse, hab’ mal ein paar Monde im Jupitersystem angeschaut). Es sind ein paar automatische Systeme in Betrieb, die den Himmel in wenigen Tagen komplett abscannen, und denen würde so ein großer Brocken vermutlich nicht übersehen.

    Mach’ ihn eine Nummer kleiner, 1 km, ziemlich dunkel, und gib’ ihm genug Anfangsgeschwindigkeit mit, 50 km/s oder so relativ zur Sonne, dann schafft er die Strecke von der Jupiterbahn (770 Millionen km) in rund 3 bis 4 Monaten (grob überschlagen, er wird ja noch schneller auf dem Weg zu uns) und hätte dort weniger als 25. Größenklasse gehabt, das wäre schon schwieriger aufzuspüren. Fieserweise stand er den Monat davor noch in Richtung der Sonne und davor war er übersehen worden.

  16. #16 Alderamin
    5. Juni 2014

    @myself

    Ergänze ein “von” vor “denen” im letzten Satz des ersten Absatzes.

  17. #17 Gerd
    5. Juni 2014

    @Florian Freistetter + Alderamin:
    Ich denke, ihr habt meine Szene gerettet. Wird noch ein bisschen lesen und nachdenken.

  18. #18 Gerd
    5. Juni 2014

    Ich hab den Blog über die Asteroidenabwehr gelesen (Teil 3). Ich stelle mir allerdings vor, dass einige Abwehrszenarios (z.B. ein Sonnensegel montieren) nicht funktionieren, wenn der Asteroid sich relativ zur Erde schneller bewegt, als unsere heutigen Raumfahrzeuge (selbst bei einer ausreichenden Zeit für die Planung).

  19. #19 A_Steroid
    6. Juni 2014

    du schreibst aber nicht an Band 2800 einer grossen SF-Serie? *grins*

  20. #20 Adent
    6. Juni 2014

    @A_Steroid

    du schreibst aber nicht an Band 2800 einer grossen SF-Serie?

    Bei Perry Rhodan wäre so ein Asteroid nicht das geringste Problem, einfach per Traktorstrahler einfangen und umlenken, zur Not macht es Gucky 😉

  21. #21 Alderamin
    6. Juni 2014

    @Gerd

    Ich stelle mir allerdings vor, dass einige Abwehrszenarios (z.B. ein Sonnensegel montieren) nicht funktionieren, wenn der Asteroid sich relativ zur Erde schneller bewegt, als unsere heutigen Raumfahrzeuge (selbst bei einer ausreichenden Zeit für die Planung).

    Das ist richtig, wir haben keine Rakete, die 50 km/s oder mehr erreichen könnte, wir könnten dem Objekt nur entgegen fliegen und dann entweder dort einschlagen oder kurz davor ein paar Atombomben zünden, um etwas Material abzutragen und Rückstoß zu erzeugen (das sind beides ziemlich wirksame Maßnahmen). Aber der Ablenkungseffekt ist nicht groß, ein paar cm/s Delta-v, der wirkt nur über lange Zeiten.

    Mit 3 Monaten Vorwarnung kann man realistisch gesehen gar nichts machen. Nicht mal eine Rakete auftreiben, die es bis zum Asteroiden schafft. Die muss verfügbar sein, die muss bestückt werden, die muss über die Strecke zum Ziel gebracht werden, die muss das Ziel exakt treffen (Navigationssoftware) bzw. im richtigen Abstand die Bomben zünden (Abastandsmessung, Software zum autonomen Zünden unter nie erprobten Geschwindigkeiten). Wenn man binnen weniger Wochen zufällig eine Rakete hätte und einfach nur einen schweren Einschlagskörper oder ein paar Atomsprengköpfe mitnähme (was nach derzeitigen Verträgen verboten wäre, da müsste erst einmal der Sicherheitsrat grünes Licht geben), dann würde man den Asteroiden erst kurz vor der Erde erreichen und was auch immer man täte hätte keinen signifikanten Effekt mehr.

    Mit heutigen Mitteln könnte man gegen das von Dir postulierte Objekt gar nichts ausrichten, nur das Einschlagsgebiet evakuieren und die Köpfe einziehen.

    Vielleicht erlaubst Du ja doch etwas mehr Vorwarnung, damit man realistisch gesehen eine Chance hätte?

  22. #22 bikerdet
    6. Juni 2014

    @ Alderamin :
    nur das Einschlagsgebiet evakuieren und die Köpfe einziehen

    Oh, Du glaubst noch an das Gute im Menschen. Ich gehe davon aus, das unsere Zivilisation in dem Moment untergeht wenn es definitiv feststeht das uns nur noch drei Monate bleiben. Warum soll sich jemand noch an Gesetze halten, warum weiter in Armut sein Dasein fristen. Die Gewalt, Unruhen, Plünderungen werden wie ein Flächenbrand unsere ‘Zivilisation’ hinwegfegen. Wie in allen Kriegen auf der Erde zu sehen, sobald jemand davon ausgeht, nicht bestraft zu werden, gibt es keine Hemmungen mehr. Gesetze, Strafen, selbst die Todesstrafe, sind zahnlose Tiger wenn ich in drei Monaten sowieso sterben muss.

    @Gerd :
    Du sollte also klarstellen, das die Menschen erkennen können das zumindest für einen Teil Überlebenschancen bestehen. Um das Überleben der (ihrer) Kinder zu sichern, würden die meisten Menschen praktisch alles versuchen.
    Ansonsten werden sich große Teile der Menschheit bereits selbst oder gegenseitig umgebracht haben, bevor der Himmelskörper überhaupt einschlägt.
    Okay, beide Scenarien haben ihren Reiz und würden spannende Handlungsbögen eröffnen.

  23. #23 Gerd
    6. Juni 2014

    Ich bin angenehm überrascht über die kompetenten Anworten hier.
    @A_Steorid
    es ist mein dritter SF-Roman und mein viertes Buch. Alle sind abgeschlossen, also keine Endlos-Saga und keine Weltraumkriege und so etwas – alles auf dem Boden der Physik – deshalb versuche ich auch möglichst genau zu recherchieren. Ich kenne mich zwar ganz gut aus in der Physik, aber für ganz spezielle Fragen brauche ich Spezialisten, die ich hier offenbar finde.
    @Alderamin
    Die Vorwarnzeit ist gar nicht das Problem. Sie soll bei der Story sogar so kurz sein, dass nichts mehr zu machen ist. Man hatte sogar die Forschungsmittel für die Abwehr gekürzt – und jetzt hat man den Salat, und die von Dir beschriebenen Maßnahmen sind nicht mehr durchführbar.
    @bikerdet
    Die Reaktion der Menschen ist Teil des Romans. Da gibt es Leute, die feiern jeden Tag den Weltuntergang andere flüchten sich in den Glauben (Sekten) usw. und keiner hat mehr Lust, irgendetwas Sinnvolles zu tun.
    Dann kommt es aber ganz anders.