Am Freitag Abend ist nicht nur der Asteroid 2012 DA14 knapp an der Erde vorbei geflogen. Über Russland ist am Freitag Morgen ein anderer Asteroid in die Atmosphäre der Erde eingetreten und hat dabei große Zerstörungen verursacht in deren Folge viele Menschen verletzt wurden. Die Berichte darüber waren verständlicherweise zu Beginn ziemlich konfus, es gab jede Menge Spekulationen, falsche Aussagen in den Medien und ganz allgemein jede Menge Verwirrung. Mittlerweile weiß man schon ein wenig mehr, was da passiert ist und ich möchte probieren, die Ereignisse ein wenig zusammenzufassen.
Was ist passiert?
In der Überschrift habe ich das Wort “Meteor” verwendet. In den Medienberichte kann man aber auch viele andere Begriffe lesen. Da ist von “Meteoriten” zu lesen, von “Meteoriteneinschlägen” von einem “Asteroideneinschlag” oder einem “Meteoritenhagel”. Ich habe mich heute für “Meteor” entschieden, denn genau das war es, was man in Russland beobachten konnte. Die Vielzahl der Begriffe ist aber tatsächlich ein wenig verwirrend, daher fangen wir am besten mit einer kurzen Erklärung an (hier ist eine längere Erklärung). Ein Felsbrocken, der durchs All fliegt, heißt “Asteroid”. Wenn ein Asteroid mit der Erde kollidiert und in die Atmosphäre eintritt, dann kann man vom Boden eine helle Leuchterscheinung beobachten. Das nennt man “Meteor” oder “Feuerball” (oder auch “Sternschnuppe”, wenn es nur ein kleines Objekt ist). Wenn tatsächlich ein Teil des Objekts auf der Erde aufschlägt, dann nennt man diese Bruchstücke “Meteoriten”. Das, was man auf allen Videos des russischen Ereignis sehen kann, ist daher ein Meteor. Vielleicht gibt es auch Meteoriten, die eingeschlagen sind – aber dazu später noch mehr.
Rauschspur des Meteor am Himmel über Russland (Bild: Nikita Plekhanov, CC-BY-SA 3.0
Es war nicht der Einschlag eines Asteroiden, der die großen Zerstörungen in Russland verursacht hat, sondern ein Airburst. Ein Asteroid bewegt sich mit großer Geschwindigkeit, typischerweise sind es einige 10 Kilometer pro Sekunde. Wenn sich ein so schnelles Objekt durch die Atmosphäre der Erde bewegt, dann wird die Luft vor dem Asteroid enorm stark komprimiert. Es entsteht jede Menge Hitze und zusammen mit der Kompression führt das zu einem Auseinanderbrechen des Objekts. Wenn aus einem großen Objekt schlagartig viele kleine Objekte werden, vergrößert sich gleichzeitig ebenso schlagartig die gesamte Oberfläche. Die kleinen Bruchstücke präsentieren der Atmosphäre insgesamt eine viel größere Oberfläche als es der noch intakte Asteroid tat. Es gibt also viel mehr Fläche, an der die Reibung mit der Luft stattfinden kann und die Reibungshitze erhöht sich plötzlich enorm stark. Dadurch explodieren die Bruchstücke regelrecht und eine große Schockwelle entsteht. Das ist der “Airburst” und der Grund für die Zerstörungen. Die Schockwelle breitet sich aus, erreicht den Boden und kann dort Fensterscheiben zerbrechen oder Häuser einstürzen lassen. Wie schlimm die Folgen tatsächlich sind, hängt von der Stärke der Druckwelle ab und davon, wie weit über dem Erdboden sie ausgelöst wird. Im April 2012 beispielsweise fand ein Airburst über Kalifornien statt. Damals gab es nur einen lauten Knall und die Fensterscheiben in den Häusern zitterten. 1908 gab es einen Airburst über dem sibirischen Tunguska, der ungleich stärker war, Millionen Bäume fällte und eine gewaltige Katastrophe angerichtet hätte, wäre das Ereignis über bewohntem Gebiet passiert. Der aktuelle Airburst in Russland lag irgendwo dazwischen. Die Häuser blieben weitesgehend intakt, nur die meisten Fensterscheiben zersprangen. Die vielen Verletzten wurden auch hauptsächlich durch die vielen Scherben und die resultierende Panik verletzt.
Wie stark ein Airburst ist, hängt davon ab, wie groß das Objekt ist und wie hoch in der Atmosphäre es explodiert. Momentan ist das folgende Szenario das wahrscheinlichste, um die Ereignisse in Russland zu erklären. Um 4 Uhr 20 mitteleuropäischer Zeit traf ein etwa 15 Meter großer Asteroid über der Region Tscheljabinsk auf die Atmosphäre der Erde. Er bewegte sich zu diesem Zeitpunkt mit einer Geschwindigkeit von etwa 18 Kilometer pro Sekunde und traf die Erde in einem relativ flachen Winkel (weniger als 20 Grad). In ungefähr 50 Kilometer Höhe begann das etwa 7000 bis 10000 Tonnen schwere Objekt auseinanderzubrechen. Vom Boden aus konnte man nun einen Meteor sehen. Er wurde schnell heller und die Lichterscheinung dauerte knapp 30 Sekunden. Die meiste Energie des Airburst wurde in 15 bis 20 Kilometer Höhe freigesetzt und entsprach einer Explosion mit einer Stärke von 300 bis 500 Kilotonnen TNT Äquivalent (die Atombombe von Hiroshima hatte eine Sprengkraft von etwa 15 Kilotonnen TNT Äquivalent). Die Druckwelle des Airburst erreichte den Boden einige Sekunden bis Minuten später (deswegen hört man auf den Videos den Knall auch oft erst lange nach der Lichterscheinung).
Dieses schöne Video zeigt den Meteor aus der Sicht des Wettersatelliten Meteosat-9
Wo ist der Asteroid eingeschlagen?
Die Schäden am Boden wurden durch die Druckwelle verursacht und die Menschen durch die vielen Scherben verletzt und nicht durch herabfallende Teile des Asteroiden selbst. Ob von dem Asteroiden tatsächlich etwas auf den Boden gefallen ist, ist noch unklar. Es ist wahrscheinlich, dass zumindest ein paar Bruchstücke übrig geblieben und auf dem Erdboden aufgetroffen sind. Ob man sie aber auch finden kann, wird sich noch zeigen. Irgendwelche rauchenden Krater sind aber auf jeden Fall nicht zu erwarten. Vor allem deswegen, weil Meteorite entgegen populären Darstellungen nicht glühend heiß sind. Die Steine aus dem All fallen nach dem Auseinanderbrechen des Asteroiden mit vergleichsweise geringer Geschwindigkeit auf die Erde und da die Luft in der oberen Atmosphäre recht kalt ist, kühlen auch die Meteorite schnell aus. Außerdem ist es schwer, Meteorite in besiedeltem Gebiet zu finden – dort ist einfach zu viel los und es liegt zu viel anderer Kram in der Gegend herum. Es ist kein Zufall, dass man Meteorite sehr oft in der Wüste oder der Antarktis findet. Dort können sie ungestört herumliegen und fallen dank der monotonen Umgebung leichter auf. In Eis eines zugefrorenen Sees in der Region hat man nach dem Airburst ein großes Loch gefunden. Es könnte durch den Einschlag eines Bruchstücks entstanden sein, muss aber nicht. Das werden erst genauere Untersuchungen zeigen. Es scheint aber zumindest wahrscheinlich, dass hier tatsächlich ein Meteorit runter gekommen ist und auch Astro-Blogger Phil Plait hält das Loch für einen Einschlags”krater”. Die Wissenschaftler werden sicherlich ihr bestes tun, um doch noch ein paar Meteorite zu finden. Denn die sind nicht nur für Sammler äußerst wertvoll, sondern auch für die Wissenschaft. Das gilt ganz besonders in diesem Fall, wo man dem Meteorit ein konkretes Einschlagsereignis zuordnen kann und dank der vielen Beobachtungen auch eine Bahn rekonstruieren kann. Bei den meisten Meteoriten die wir auf der Erde finden wissen wir ja nicht, wann das Ding runtergekommen ist und aus welcher Gegend des Sonnensystems es stammt. In diesem Fall hätten wir all diese Informationen und das macht die Daten die man von den Meteoriten gewinnen könnte viel wertvoller.
Wie oft passiert so etwas?
Muss man nun Angst haben, dass uns bald wieder Asteroiden auf den Kopf fallen? Nein – wenn solche Ereignisse häufig wären, dann hätten wir auch häufiger davon gehört. Obwohl Airbursts an sich schon vergleichsweise häufig sind. Es hängt halt immer von der Größe ab – und davon, ob wir etwas davon mitbekommen oder nicht. Die Erde wird ständig von Objekten aus dem Weltall getroffen! Pro Tag landen einige Dutzend Tonnen Material aus dem All auf unserem Planeten. Das allermeiste davon ist aber kosmischer Staub, der einfach nur harmlos herunterrieselt ohne das wir etwas davon merken. Wenn wir in einer klaren Nacht den Himmel beobachten, dann sehen wir auch so gut wie immer Sternschnuppen. Die entstehen durch millimetergroße Staubkörnchen, die mit der Erde kollidieren. In einer normalen Nacht gibt es davon immer welche zu sehen. Manchmal sieht man auch richtig viele davon – das sind die Sternschnuppenschauer die man ein paar Mal pro Jahr beobachten kann, wenn die Erde die von staubigen Kometen hinterlassenen Überreste durchquert. Die Sternschnuppen entstehen hoch oben über dem Boden. Manchmal sieht man aber auch etwas größere Sternschnuppen, die richtig hell werden. Das nennt man dann “Bolide” oder “Feuerball” und sie werden von Objekten verursacht, die einige Zentimeter groß sind. Noch größere Objekte verursachen dann die Airbursts. Die meisten davon bemerken wir nicht. Sie finden so weit oben statt, dass am Boden weder etwas zu hören und oft auch nichts zu sehen ist. Wir wissen davon nur dank diverser Technik (zum Beispiel von den Infraschallmessstationen, die überall auf der Welt verteilt sind, um unerlaubte Atombombentests zu registrieren). Objekte mit einem Durchmesser von einem Meter treffen die Erde im Durchschnitt einmal pro Monat. Objekte mit einem Durchmesser von 15 Meter, so wie der aktuelle russische Asteroid, treffen uns im Schnitt einmal in 100 Jahren. Dieses Diagramm (aus “The flux of small near-Earth objects colliding with the Earth”, Brown et al. 2002, Nature 420) gibt einen Überblick:
Die horizontale Achse zeigt oben den Durchmesser des Asteroiden an und unten die freiwerdende Energie der Boliden. Die vertikale Achse gibt die Wahrscheinlichkeit an, mit der uns Objekte entsprechender Größe pro Jahr treffen (beide Achsen sind logarithmisch). Die Datenpunkte sind Ergebnisse verschiedener Beobachtungskampagnen.
Mit einem Ereignis wie dem in Russland ist also statistisch alle 100 Jahre zu rechnen. Aber Achtung! Die Statistik ist hinterhältig. Das heisst jetzt nicht, dass wir nun 100 Jahre Ruhe haben werden, bevor wieder etwas passiert. Es heisst auch nicht, dass die Wahrscheinlichkeit eines ähnlichen Airburst um so größer wird, je mehr Zeit vergeht. Asteroideneinschläge können nicht “überfällig” sein. Vielleicht kommt nächstes Jahr schon wieder ein ähnliches Ereignis, vielleicht auch erst in 1000 Jahren. “Einmal in 100 Jahren” bedeutet in diesem Fall nur, dass in jedem Jahr eine Wahrscheinlichkeit von 1/100 für so ein Ereignis besteht. Und dann muss man noch einen wichtigen Faktor berücksichtigen: Die Wahrscheinlichkeit gilt für die ganze Erdoberfläche. Die besteht aber größtenteils aus Ozean, aus Wüste, aus Wald und anderen unbewohnten Gebieten. Nur ein kleiner Teil der Erdoberfläche ist tatsächlich von Menschen besiedelt und die Wahrscheinlichkeit, dass der Asteroid genau über besiedeltem Gebiet runter kommt ist deswegen natürlich viel geringer!
Was hat das mit dem anderen Asteroid zu tun?
Viele Leuten haben natürlich einen Zusammenhang zwischen dem Meteor in Russland und dem Vorbeiflug des Asteroiden 2012 DA14 am gleichen Tag vermutet. Es scheint ja auch irgendwie nahe zu liegen: Da hört man jahrelang nichts über Asteroiden in den Medien und dann finden gleich zwei dramatische Ereignisse an einem Tag statt. Das kann doch kein Zufall sein. Doch, kann es. Ich habe oben schon erklärt, wie schnell sich die Asteroiden im All bewegen. Der eine kam am Morgen, der andere am Abend und dazwischen haben sich sowohl Asteroiden als auch die Erde sehr weit bewegt. Beide kamen auch aus unterschiedlichen Richtungen auf die Erde zu. Die beiden Objekte hatten also völlig unterschiedliche Bahnen und Michael Khan von der ESA hat auch sehr schön vorgerechnet, dass zwischen beiden Ereignissen kein Zusammenhang besteht.
Hier schlägt wieder einmal die selektive Wahrnehmung zu. Wie ich hier erklärt habe, fliegen immer wieder mal Asteroiden an der Erde vorbei (und meistens berichten die Medien nicht darüber) und wie wir oben gesehen haben, gibt es täglich Boliden und Meteore am Himmel zu sehen. Es ist also nicht so unwahrscheinlich wie man denken mag, dass einmal beides davon fast gleichzeitig passiert.
Warum hat man das Ereignis nicht vorhergesehen?
Warum konnten die Astronomen nicht vorhersehen, dass ein Asteroid über Russland auseinanderbrechen wird? Sie haben ja auch vorhergesehen, dass 2012 DA14 am Abend an der Erde vorbei fliegen wird? Dafür gibt es zwei Gründe: Größe und Geld!
Der russische Asteroid war nur 15 Meter groß, 2012 DA14 hatte einen Durchmesser um die 60 Meter. Und je größer ein Asteroid ist, desto heller erscheint er uns auch am Himmel und desto leichter ist er im Teleskop zu finden. Es ist daher logisch, dass man die großen Asteroiden zuerst finden. Der erste Asteroid, der 1801 entdeckt wurde, war gleichzeitig auch der größte Asteroid im Asteroidengürtel mit einem Durchmesser von fast 1000 Kilometern. Die wirklich großen Asteroiden – alles mit einem Durchmesser von mehr als einem Kilometer – haben wir mittlerweile fast alle entdeckt. Hier sind kaum überraschende Annäherungen zu erwarten. Bei den kleinen Objekte wird es aber natürlich schwieriger. Dieses Bild zeigt, wie es aussieht:
Das sind die Ergebnisse der Beobachtungen des WISE-Satelliten. Die gezeichneten Asteroiden zeigen die Menge an, die wir momentan kennen (ein Bild entspricht 100 Objekte). Die grün gefüllten Umrisse zeigen die noch unbekannten Himmelskörper an, die leeren, dunkelgrünen repräsentieren die unbekannten Asteroiden eines alten Modells, bevor man die WISE-Daten hatte. Für den Bereich der Asteroiden zwischen 500 bis 1000 Metern kennen wir zum Beispiel momentan 1200 Objekte (12 gezeichnete Asteroiden). 300 davon (3 grün gefüllte Umrisse) haben wir noch nicht entdeckt. Die alten Modelle haben allerdings vorhergesagt, dass es noch 1200 unentdeckte Asteroiden gibt (3 grün gefüllte plus 9 dunkelgrüne leere Umrisse).
Die großen haben wir also fast komplett, die kleinen eher nicht. Das ist nicht nur ein Problem der Größe, auch andere Faktoren spielen eine Rolle. Manche Asteroiden befinden sich auf Bahnen, auf denen man sie von der Erde aus nur am Tag beobachten kann. Das geht aber natürlich nicht, weil da das Licht der Sonne zu hell ist. Um die zu finden, braucht man Teleskope im Weltraum. Und die kosten viel Geld und sind meistens mit anderen Aufgaben ausgelastet. Das Problem haben aber auch die Teleskope auf der Erde. Es gibt zwar einige spezielle Beobachtungsprogramme, die explizit auf der Suche nach neuen Asteroiden sind. Und natürlich gibt es die tausenden Hobby-Astronomen die gerade bei der Asteroidensuche wichtige Arbeit leisten und immer wieder neue Objekte entdecken. Aber es gibt keine globale koordinierte Überwachung und besonders auf der Südhalbkugel der Erde ist das Netz noch sehr lückenhaft, wie dieses Bild hier zeigt:
Das ist der gesamte Himmel und die bunten Punkte zeigen an, welche Bereiche davon von welchen Teleskopen beobachten werden. Und gerade im Süden sind da doch noch viele Lücken (hier könnt ihr euch selbst solche Diagramme basteln). Und wenn man die Asteroiden gefunden hat, muss man sie auch noch danach immer wieder beobachten, um die Bahn möglichst exakt bestimmen zu können. Auch das braucht Ressourcen, die momentan nicht immer vorhanden sind.
Man könnte das natürlich ändern. Die Suche nach Asteroiden stellt keine unverhältnismäßig große Schwierigkeit dar. Wie man Asteroiden sucht und findet, haben die Astronomen schon recht gut gelernt. Was fehlt ist das Geld. Die Suche nach Asteroiden ist aus wissenschaftlicher Sicht nicht sehr “aufregend”; die Suche nach extrasolaren Planeten, nach fernen Galaxien, schwarzen Löchern und all die anderen astronomischen Fachgebieten bringen mehr Prestige. Und natürlich auch mehr Fördergelder. Es gäbe mehr als genug Astronomen, die sich mit der Suche nach Asteroiden beschäftigen würden. Aber mit der Publikation der Entdeckung des 673.287ten Asteroiden kann man im derzeitigen wissenschaftpolitischen System keine Karriere machen. Mein ehemaliger Kollegen von der Uni Wien, der Astronom Siegfried Eggl, der beim Projekt NEOShield arbeitet, hat mir im Januar ein Interview zum Thema gegeben und dabei folgendes zum Thema “Suche nach gefährlichen Asteroiden” gesagt:
“Die finanziellen Mittel dafür sind allerdings überschaubar, um es positiv zu formulieren. Man muss sich immer die Frage gefallen lassen ob es sich überhaupt lohnt Geld in Asteroidendetektion und -abwehr zu investieren? Dabei wird die Bedrohung durch Himmelskörper von politischen Entscheidungsträgern oft als nicht immanent empfunden.”
Vielleicht war das Ereignis in Russland für die Politiker dieser Welt ja ein kleiner Weckruf. Vielleicht wird jetzt endlich mal ein wenig mehr Geld in diesen Bereich der Astronomie investiert. Vielleicht kann man nun endlich größere Teleskope für die Suche nach Asteroiden anschaffen, vielleicht sogar ein eigenes Weltraumteleskop und vielleicht gibt es auch genug Geld, um ausreichend Personal bei den Suchprogrammen zu beschäftigen. Dieses schöne Bild kursiert seit einiger Zeit im Internet. Es existiert schon seit letzten Jahr, hat also mit den aktuellen Ereignissen nichts zu tun, fasst aber die Lage gut zusammen:
Asteroiden stellen keine unmittelbare Gefahr dar. Jedes Jahr fordern Erdbeben, Vulkanausbrüche, Überschwemmungen, Waldbrände und andere Naturkatastrophen wesentlich mehr Todesopfer (von Kriegen, Verkehrsunfällen und anderen menschengemachten Problemen ganz zu schweigen). Aber deswegen sollte man die Asteroiden auch nicht ignorieren. Ich habe schon vor einigen Jahren eine Serie über Asteroidenabwehr geschrieben: Asteroidenabwehr: Teil 1, Teil 2, Teil 3, Teil 4, Teil 5. Und was ich damals geschrieben habe, gilt heute immer noch:
“Auch wenn Einschläge anderer Himmelskörper ein relativ seltenes Ereignis sind, sind sie doch potentiell so gefährlich, dass wir sie nicht ignorieren dürfen. Vor allem dann nicht, wenn wir prinzipiell die Möglichkeit haben, etwas dagegen zu tun.
Auch wenn man über die mühsame Suche nach Asteroiden keine actionreiche Hollywoodfilme mit Bruce Willis drehen kann, ist sie doch das allerwichtigste bei der Asteroidenabwehr. Asteroidensuchprogramme sind nicht sonderlich aufregend oder prestigträchtig. Trotzdem sollte man hier Geld investieren – und nicht kürzen, so wie das leider immer wieder vorkommt.”
Hoffen wir, dass die Politiker sich durch die aktuellen Ereignisse ein wenig inspirieren lassen und vielleicht doch ein wenig mehr Geld in die Beobachtung des Himmels investieren…
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