Im ersten Teil der Tragödie wollte Dr. Faust damals ja unbedingt herausfinden, “was die Welt
Im Innersten zusammenhält“ und ist dafür auch nicht vor einem Pakt mit dem Teufel zurückgeschreckt. Ob sich auch Daniel Scheeres und seine Kollegen von der Universität von Colorado mit dem Leibhaftigen zusammengetan haben, weiß ich nicht – aber sie haben herausgefunden, was die Asteroiden zusammenhält. Und das ist nicht die Gravitationskraft, wie man vielleicht glauben würde…
Bevor wir über Asteroiden reden, sollten wir zuerst über die Planetenentstehung reden. Denn früher mal gab es nur Staub und Gas und beides bewegte sich in einer Scheibe um die Sonne. Ludmila hat schön erklärt, wie daraus dann die Planeten entstanden sind.
Die ganz kurze Version: die Staubkörner haben sich zu immer größeren Objekten zusammengeballt, bis irgendwann Planetoiden entstanden sind. Die sind dann weiter miteinandern kollidiert und haben die ersten Protoplaneten gebildet. Aber nicht alle Planetoiden sind “aufgebraucht” worden. Diejenigen, die bei der Planetenentstehung nicht benutzt wurden, kennen wir heute als Asteroiden.
Wenn diese Asteroiden groß genug sind, dann ähneln sie aus physikalischer Sicht eher den Planeten (die ganz großen Asteroiden wie Pluto oder Ceres werden deswegen ja auch “Zwergplaneten” genannt). Und sie werden – so wie bei den Planeten – durch die Gravitationskraft zusammengehalten. Aber bei den kleineren Objekten ist das nicht so.
Hier geht man davon aus, dass es sich eher um lose Ansammlungen von größeren und kleineren Brocken handelt – sogenannten “rubble piles” bzw “Trümmerhaufen”. Das sieht man wunderschön am Asteroiden Itokawa der 2005 von der japanischen Raumsonde Hayabusa besucht wurde (man ist damals sogar auf dem Asteroiden gelandet und hat Bodenproben genommen die nun wieder zurück zur Erde geflogen werden). Auf diesem Bild sieht man schön, wie der kleine Asteroid (etwa 500 x 300 x 200 Meter groß) sich aus vielen einzelnen Brocken zusammensetzt:
Hier ist nochmal eine Nahaufname:
Nun stehen diese Asteroiden aber nicht still, sondern sie drehen sich wie alle Himmelskörper um ihre Achse. Manche sind dabei wirklich schnell und brauchen für ein Umdrehung nur ein paar Stunden. Dadurch wirkt eine Zentripetalkraft auf die einzelnen Brocken und wenn die Drehung schnell genug ist, sollten die kleinen Brocken “abfallen” und ins All entkommen. Aber wie man am Beispiel von Itokawa sieht, sind dort noch jede Menge kleine Brocken vorhanden. Die Landung hat auch gezeigt, dass der Asteroid im wesentlichen eine Ansammlung von kleinen Brocken und Staub ist.
Was hält die Asteroiden also zusammen? Diese Fragen haben sich Daniel Scheeres und seine Kollegen von den Universitäten in Colorado und Nottingham gestellt und ein komplett neues Modell für kleine Asteroiden entwickelt. Kürzlich ist ihre extrem umfangreiche Arbeit “Scaling forces to asteroid surfaces: The role of cohesion“ bei arXiv erschienen. Darin fassen die Autoren zuerst nocheinmal die Beobachtungsdaten zusammen und stellen klar, dass die Oberflächen der kleinen Asteroiden von losem Regolith dominiert wird. Und wenn man wissen will, wie sich diese kleinen Staubteilchen verhalten, dann darf man nicht nur die Gravitation betrachten sondern muss auch andere Kräfte in Betracht ziehen.
Dazu haben die Forscher ein detailliertes Modell entwickelt und die relativen Stärken der verschiedensten Kräfte untersucht. Dazu haben sie zuerst einmal geschaut, wie groß die Beschleunigungskräfte an der Oberfläche eines Asteroiden sind. Im Gegensatz zur Erde (und anderen Planeten) sind die nämlich nicht überall gleich groß sondern können stark varieren. Das sieht man in diesem Bild recht gut – es zeigt den Hauptkörper des Doppelasteroiden 1999 KW4 und die Farben geben die unterschiedliche Stärke der Oberflächenbeschleunigung an unterschiedlichen Orten an:
Nun wurden der Reihe nach die verschiedenen Kräfte analysiert, die auf die Staubteilchen und kleinen Brocken wirken können. Neben der Kräfte die durch Gravitation und Rotation entstehen, sind die folgenden von Bedeutung:
Kommentare (14)