Neue Horizonte am Ende der Welt! Zur Abwechslung haben die Wissenschaftler wirklich passende Namen für das gewählt, was am 1. Januar 2019 passieren wird. Dann wird die Raumsonde New Horizons den Asteroid mit dem (inoffiziellen) Namen “Ultima Thule” besuchen. Also das mythologische Ende der Welt erreichen. Natürlich ist dieser Asteroid weder das Ende der Welt, noch das Ende des Sonnensystems. Wir kennen auch Asteroiden die sich weiter von der Sonne entfernt befinden als dieser Brocken, der offiziell die Bezeichnung 2014 MU69 trägt. Aber Ultima Thule wird das fernste Objekt sein, das wir mit einer Raumsonde aus der Nähe beobachten. Und es wird uns definitiv “neue Horizonte” eröffnen!
Neue Horizonte hat die Raumsonde New Horizons ja schon 2014 aufgetan, als sie die ersten detaillierten Bilder von Pluto geliefert hat. Die Reise geht aber weiter und als nächstes Ziel steht ein circa 30 Kilometer großer Asteroid auf dem Programm, der sich 45 Mal weiter von der Sonne entfernt befindet als die Erde (zum Vergleich: Pluto ist etwa 40 Mal weiter von der Sonne weg als die Erde).
Ja und?, könnte man jetzt fragen. Noch ein Asteroid? Haben wir nicht schon genug Asteroiden angesehen? Definitiv nicht! Abgesehen davon, dass man nie genug über Asteroiden wissen kann, ist Ultima Thule ein ganz besonderes Objekt. Beziehungsweise gehört es zu einer ganz besonderen Gruppe von Objekten, über die wir bis jetzt noch kaum etwas wissen. Es geht um die “Cold Classical Kuiper Belt Objects (CCKBOs)”. Der Kuipergürtel ist der Asteroidengürtel außerhalb der Umlaufbahn des Neptun zu dem auch Pluto gehört. Mit “classical” sind Asteroiden gemeint, die nicht durch den Gravitationseinfluss von Neptun auf besondere Umlaufbahnen gezwungen werden (also keine resonanten Bahnen innehaben). Und “kalt” hat hier nicht unbedingt etwas mit dem Abstand zur Sonne und den entsprechenden Temperaturen zu tun, sondern bezieht sich auf die Dynamik. “Kalte” Objekte sind “brav” oder “normal”; sie haben Umlaufbahnen die annähernd kreisförmig sind und die nicht stark gegenüber der Ebene des Sonnensystems geneigt sind. Sie sind nicht dynamisch durch irgendwelche gravitative Störungen anderer Himmelskörper angeregt oder gestört worden.
Anders gesagt: Seit sich die CCKBOs vor 4,5 Milliarden Jahren gebildet haben, haben sie nicht viel erlebt. Während der ganze Rest der ursprünglichen Materie aus dem sich alles im Sonnensystem gebildet hat, jede Menge Veränderungen durchlaufen hat, blieben die CCKBOs so wie sie waren. Andere Asteroiden kollidierten miteinander, verschmolzen zu größeren Objekten, zu Planeten, brachen bei Kollisionen wieder auseinander, kollidierten mit Planeten, stürzten in die Sonne, erhielten durch gravitative Störungen neue und extremere Umlaufbahnen, wurden durch Sonnenwind beeinflusst, und so weiter. Die CCKBOs taten nichts, ihnen passierte sie nichts und sie zogen einfach ihre Runden um die Sonne wie sie es schon immer getan hatten.
Wenn man im Sonnensystem wirklich ursprüngliche Materie finden will, dann ist ein CCKBO der ideale Ort. Ein Ort, der allerdings weit enfernt ist und an dem wir deswegen bis jetzt auch noch nicht waren. Wenn New Horizons also am 1. Januar 2019 in 3500 Kilometer Entfernung an Ultima Thule vorbei fliegen wird, wird es eine echte Premiere sein. Und eine, bei der wir fundamental wichtige Daten und Informationen sammeln können.
Künstlerische Darstellung der möglichen Form von 2014 MU69 (Bild: NASA/JHUAPL/SwRI/Alex Parker)
Aber welche? Wissenschaftler sind ungeduldig und machen sich natürlich schon lange vorher Gedanken darüber, was man denn messen wird können, wenn es an die Messungen geht. Jeffrey Moore vom NASA Ames Research Center und seine Kollegen haben das kürzlich getan (“Great Expectations: Plans and Predictions for New Horizons Encounter with Kuiper Belt Object 2014 MU69 (‘Ultima Thule’)”). Und zuerst einmal – wenig überraschend – festgestellt, das es schwer ist, Vorhersagen zu machen. Auch als New Horizons bei Pluto vorbei flug, haben wir völlig neue Informationen bekommen. Aber Pluto konnten wir zuvor schon mehr als 80 Jahre lang zumindest aus der Ferne erforschen. Wir kannten ähnliche Himmelskörper und wir waren daher nicht völlig ahnungslos. Bei Ultima Thule wissen wir viel weniger von dem, was uns erwarten könnte. Wir wissen nicht einmal, wie gut die Bilder sein werden, die wir machen können, weil wir nicht wissen, welche Form er hat und in welcher Orientierung sich uns der Asteroid in dem Moment präsentiert an dem wir vorbei fliegen. 100 Meter pro Pixel oder besser sollten es aber auf jeden Fall sein.
Und was werden wir dann sehen? Letztes Jahr im Sommer hat man eine Sternbedeckung des Asteroiden genutzt um seine Form zumindest ein wenig abschätzen zu können. Das Ding ist vermutlich nicht kreisrund, sondern eher langgestreckt. Vielleicht ähnelt es dem Kometen 67P, den die Raumsonde Rosetta 2014 besucht hat und besteht aus zwei aneinander “klebenden” größeren Brocken. Vielleicht ist es sogar ein Doppelasteroid? Das wissen wir jetzt noch nicht, aber wenn wir es dann endlich wissen, wird es interessante Folgen haben. Denn dann werden wir etwas über die Entstehung solcher Asteroiden lernen. Wenn Ultima Thule die letzten 4,5 Milliarden Jahre wirklich jede Menge Ruhe hatte, dann sollten die (oder der) Brocken keine Anzeichen von Kollisionen zeigen. Ob ein Doppel- oder Kontaktasteroid durch Zerbrechen eines größeren Objekts entstanden ist oder durch langsames Anwachsen aus kleineren Brocken ist etwas, was man nur aus der Nähe erfahren kann, wenn man sich die Oberfläche genau ansieht und schaut, ob dort zum Beispiel der Staub Schichten bildet oder wie die Krater aussehen. Ob man dort jede Menge kleine Felsbrocken findet (einen fliegenden “Gesteinshaufen”) oder ein Objekt mit scharfen “Bruchkanten”. Und so weiter.
Die ersten Bilder auf denen man so etwas erkennen könnte werden aber erst 2 bis 3 Tage vor dem Vorbeiflug gemacht. Schon fast 40 Tage vorher wird New Horizons aber nach Monden und Ringen suchen, die den Asteroid vielleicht umgeben. Ungefähr 100.000 Kilometer weit entfernt vom Asteroid kann sich ein Mond zumindest theoretisch noch stabil bewegen. Und wenn der Mond nicht kleiner als 1 Kilometer ist, dann sollte New Horizons ihn auch entdecken können. Bei den Ringen zeigen Simulationen, dass der Sonnenwind eigentlich jeden Ring aus Staubteilchen um den Asteroid instabil macht. Aber unter sehr speziellen Bedingungen könnte es anders sein und auch hier wird New Horizons nachsehen. Auch, weil es ziemlich blöd (und peinlich!) wäre, wenn die Raumsonde plötzlich mit einem unerwarteten Mond kollidiert…
Noch sieht man nix; nur einen Lichtpunkt… (“NASA, ESA, SwRI, JHU/APL, and the New Horizons KBO Search Team”)
Was man mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit sehen wird, sind Krater. Die Rate der Kraterbildung auf Ultima Thule sollte vergleichbar mit der auf Pluto sein. Aber so weit entfernt von der Sonne bewegen sich die Objekte langsam. Und Ultima Thule ist viel kleiner als Pluto. Einschläge sind also wesentlich “sanfter”; das Zeug “regnet” eher langsam auf den Asteroid herab als das es einschlägt. Solche Kollisionen können dazu führen, dass sich jede Menge Staub wie ein Mantel um den Asteroid legt. Auf Ultima Thule ist aber nicht nur mit Gestein sondern natürlich auch mit Eis zu rechnen. Nicht nur Wassereis; auch Methanol, Ammonikhydrat, Ethan, Cyanwasserstoff, Methan, Stickstoff, Kohlendioxid oder Kohlenmonoxid können unter den Bedingungen im äußeren Sonnensystem als Eis vorliegen. Diese Stoffe sind auch diejenigen, die sich dort bei der Bildung des Sonnensystems befunden haben (bzw. aus diesen Stoffen seit damals durch chemische Reaktionen entstehen konnten).
Im Gegensatz zu Kometen, die zwar in der gleichen Region entstehen aber sich dann immer wieder der Sonne annähern und aufheizen, verlieren die CCKBOs kaum etwas von ihren flüchtigen Materialien. Die Oberfläche von Ultima Thule wird also nicht der eines Kometen ähneln. Ein bisschen Zeug kann aber trotzdem sublimieren, also vom festen in den gasförmigen Zustand übergehen. Dann kann dadurch auch die Staubschicht beeinflusst werden. Man könnte “Löcher” sehen, Böschungen oder vielleicht so etwas ähnliches wie kleine Dünen. Es könnte auch eine Art extrem dünne, temporäre “Atmosphäre” geben, falls Sonnenwind und Einschläge regelmäßig gefrorene Gase sublimieren – was aber eher unwahrscheinlich ist.
Was dort wirklich zu sehen sein wird, werden wir erst am 1. Januar 2019 erfahren. Aber es wird auf jeden Fall neu sein, es wird beeindruckend sein und es wird wichtig sein. Mit Pluto haben wir den größten Asteroid im Kuipergürtel gesehen; allerdings einen aus der “heißen” Population der KBOs. Der Komet den Rosetta besucht hat stammt ebenfalls aus dem Kuipergürtel, treibt sich aber nun ständig im inneren Sonnensystem rum und ist dort ganz anderen Einflüssen ausgesetzt. Aber wie sich ein kleines, fernes, ungestörtes; also ein ursprüngliches Objekt im Kuipergürtel verhält, wissen wir nicht.
Moore und seine Kollegen schreiben am Ende ihrer Arbeit:
“So wie bei unserer Begegnung mit Pluto wird New Horizons Begegnung mit Ultima Thule unser Verständnis der kleinen Bewohner des Kuipergürtels revolutionieren. Diese Forschung wird die Wissenschaft des Kuipergürtels und der Kuipergürtelobjekte von einer rein astronomischen zu einer geologischen und geophysischen Wissenschaft transformieren. Als das in den vergangenen Jahrzehnten bei den Asteroiden und Kometen passiert ist, hat das jedesmal zu radikalen Paradigmenwechseln geführt.” (im Original “Just as with our encounter with the Pluto system, The New Horizons encounter with Ultima will completely revolutionize our understanding of the small denizens of the Kuiper Belt.This exploration will transform Kuiper Belt and Kuiper Belt object science from a purely astronomical regime, to a geological and geophysical regime, which radically changed paradigms when the same happened to asteroids and comets in past decades.”)
Das ist doch etwas, auf das man sich freuen kann. Also denkt daran: Nicht zu viel trinken bei der Silvesterfeier in diesem Jahr. Sonst verpasst ihr die Neuigkeiten vom Ende der Welt!
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