Das ist unsere Erde:
Sie ist ziemlich blau – und das liegt am Wasser. Fast zwei Drittel der Erdoberfläche sind mit Wasser bedeckt. Aber wo kommt das alles eigentlich her? Geben kann es das Wasser erst, nachdem unser Mond entstanden ist – denn bei der gewaltigen Kollision vor etwa 4.5 Milliarden Jahre als die Protoerde mit einem anderen Protoplaneten zusammenstieß muss alles Wasser das damals schon vorhanden war verdampft sein. Heute geht man davon aus, dass ein Teil des Wassers direkt aus dem Magma im Inneren der Erde stammt. Ein Teil allerdings kommt von außerhalb. Asteroiden und Kometen die mit der Erde kollidierten sollen das Wasser auf die Erde gebracht haben. Dass Kometen viel Eis enthalten, wissen wir. Nun wurden aber auch erstmals große Mengen Eis auf der Oberfläche eines Asteroiden gefunden.
In zwei kürzlich erschienenen Nature-Artikeln berichten Wissenschaftler aus den USA, Spanien und Brasilien von ihrer Forschung über den Asteroiden Themis.
Themis gehört mit seinen knapp 200 Kilometern Durchmesser zu den größten Asteroiden im sogenannten Hauptgürtel der zwischen den Bahnen von Mars und Jupiter liegt. Nach Themis wurde auch eine ganze Familie von Asteroiden benannt die alle ein wenig mehr als dreimal so weit von der Sonne entfernt sind als unsere Erde. Die etwa 530 Mitglieder haben alle ähnliche Bahnelemente und entstanden vor circa einer Milliarde Jahren bei der Kollision zweier größerer Asteroiden.
Zwei Mitglieder der Familie (176P/LINEAR und 133P/Elst-Pizarro. sind besonders interessant: bei ihnen handelt es sich um sogenannten “Hauptgürtelkometen” – also Objekte, die sich mitten unter all den Asteroiden im Hauptgürtel befinden, dort auch nicht sonderlich auffallen und sich auch wie ganz normale Asteroiden benehmen – nur dass sie ab und zu ein wenig Komet spielen und Staubschweife entwickeln. Man geht davon aus, dass diese Aktivität genauso abläuft wie bei echten Kometen: also durch die Sublimation von Oberflächeneis das dann Staubteilchen mit ins All reisst. Die Themis-Familie eigent sich also besonders gut für eine Suche nach Eis – denn wenn bei 2 Mitgliedern der Familie schon genug Eis vorhanden sind, dass sie sich wie Kometen verhalten, dann könnte man auch bei den anderen fündig werden.
Deswegen haben Humberto Campins, Andrew Rivkin und seine Kollegen den Asteroiden Themis mal ganz genau unter die Lupe genommen. In “Water ice and organics on the surface of the asteroid 24 Themis” beschreiben Campins und sein Team die Ergebnisse ihrer Beobachtungen mit dem 3-Meter-Teleskop der NASA Infrared Telescope Facility (IRTF) auf Hawaii. Sie haben Spektren des Asteroiden im infraroten Bereich des Spektrums aufgenommen – und dabei interessantes festgestellt:
Hier sieht man, wieviel Strahlung im Wellenlängenbereich zwischen 2.2 und 3.6 Mikrometern von Themis reflektiert wurde. Die vier verschiedenen Kurven entsprechen vier verschiedenen Rotationsphasen. Das erste was man sieht, ist ein Minimum bei etwa 3.1 Mikrometern – und das ist typisch für die Existenz von Wassereis. Das zweite was auffällt, ist die gleiche Form aller 4 Kurven. Egal welche Seite der Asteroid bei der Rotation um seine Achse dem Teleskop präsentiert hat – das Absorptionsfeature bei 3.1 Mikrometern ist immer da. Das Eis muss als überall auf der Oberfläche des Asteroiden vorhanden sein!
Da stellt sich natürlich die Frage, warum das Eis nicht verschwunden ist? Wie gesagt – wenn Objekte sich der Sonne nähern wird es irgendwann warm genug um das Eis zu subliminieren; es verdampft ins All. Das würde man auch bei Themis erwarten. Ein Meter Eis pro Jahr und Quadratmeter sollte Themis auf diese Art verlieren. Campins und seine Kollegen argumentieren nur, dass Themis sehr viel Eis unter der Oberfläche enthält, wo es vor Sublimation geschützt ist. Dieses Eis wird im Laufe der Zeit durch kleinere Asteroideneinschläge freigelegt. Entsprechende Modellrechnungen zeigen, dass so das beobachtete Eisvorkommen auf Themis gut erklärt werden kann.
Die Ergebnisse von Campins und seinen Kollegen wurden in einer anderen Arbeit unabhängig bestätigt. In “Detection of ice and organics on an asteroidal surface” zeigen Andrew Rivkin und Joshua Emery ihre Beobachtungsdaten von Themis. Auch sie haben die Absorption bei 3.1 Mikrometern gemessen – und sie haben das Spektrum noch etwas genauer untersucht. Denn nur mit der Existenz von Eis alleine lässt sich dessen Form nicht erklären. Da brauchts auch noch etwas anderes:
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