Wer hätte gedacht, dass ein Zusammenstoß mit einem Asteroiden zu so vielen wichtigen wissenschaftlichen Ergebnissen führen könnte? Zur Erinnerung: Im Rahmen der NASA-Mission DART (Double Asteroid Redirection Test) krachte das Raumschiff am 26. September 2022 mit einer Geschwindigkeit von 24.000 Kilometern pro Stunde in den Asteroiden Dimorphos mit einem Durchmesser von 170 Metern. Dimorphos ist der Mond des größeren Asteroiden Didymos, und der spektakuläre Test wurde durchgeführt, um zu sehen, wie weit es möglich ist, die Umlaufbahn des Mondes durch einen solchen Einschlag zu verändern.
Und es ging darum, ob es möglich ist, einen Asteroiden, der auf die Erde zusteuert, mit dieser Methode von unserem Planeten abzulenken.
Wie sich herausstellte, hatte der Einschlag der Raumsonde eine beträchtliche Wirkung und veränderte die Umlaufzeit von Dimorphos um eine halbe Stunde. Das ist eine sehr bedeutende Veränderung, vor allem, wenn man bedenkt, dass dieses duale System gerade deshalb gewählt wurde, weil man davon ausging, dass man im Falle eines Asteroidenmondes sehr kleine Veränderungen messen kann.
Aber das ist noch nicht alles. Eine neue Studie zeigt, dass sich nicht nur die Umlaufbahn des Mondes um den Asteroiden geändert hat, sondern auch die Umlaufbahn des Asteroidenpaares um die Sonne. Die Veränderung ist dieses Mal nicht signifikant, die Geschwindigkeit des Systems hat sich um etwa 11,7 (±1,3) Mikrometer/Sekunde verringert. Diese kleine Veränderung wurde mit sehr präzisen Methoden gemessen, z. B. mit Radarsignalen und vom Asteroiden reflektierten Finsternissen.
Warum ist dies geschehen? Weil die beiden Weltraumfelsen in gravitativem Kontakt zueinander stehen. Dimorphos umkreist eigentlich nicht Didymos, sondern beide umkreisen den gemeinsamen Massenschwerpunkt des Systems. Als DART auf Dimorphos traf, änderte sich die Umlaufzeit des Mondes, und da Dimorphos von Didymos angezogen wird, verschob sich das gesamte System. Der Effekt war, wie oben erwähnt, nicht groß, aber er ist eingetreten, und ein größerer oder schnellerer Einschlag hätte das System noch stärker verschoben. Und wenn es sich um einen erdgebundenen Asteroiden handelt, dem ein ähnlicher Einschlag rechtzeitig gelingt, sogar mehrmals, könnte das ausreichen, um unserem Planeten auszuweichen.
Derjenige, der den ersten Stein wirft
Aber das sind noch nicht alle Neuigkeiten über DART. Kürzlich wurde auch bekannt , dass Didymos Steine auf Dimorphos wirft. DART hat Bilder des Mondes aufgenommen und analysiert, um zu zeigen, dass Dimorphos mit seltsamen Streifen bedeckt ist, die von einem einzigen Punkt auf seiner Oberfläche ausgehen.
Dies ähnelt sehr dem, was man von Einschlägen erwarten würde. Ähnliche Oberflächenmuster sind auf dem Mond zu sehen, zum Beispiel im Tycho-Krater, der von radialen Streifen aus hellerem Material umgeben ist. Diese stammen von Material, das beim Einschlag herausgeschleudert wird und zum Teil auf die Oberfläche zurückfällt. Dies wirft die Frage auf, ob dies auch bei Dimorphos der Fall war.
Die Astronomen, die die Untersuchung durchgeführt haben, glauben, dass das Material, das auf dem Dimorphos einschlug, von Didymos, dem größeren Asteroiden, stammen könnte. Die Idee ist, dass Sonnenlicht einen Asteroiden mit der Zeit schneller drehen kann. Wenn sich der Asteroid schneller dreht, kann die Zentrifugalkraft in der Nähe des Äquators stark genug sein, um die Schwerkraft auf der Oberfläche zu überwinden (die bei diesen kleinen Asteroiden ohnehin schon schwach genug ist), so dass Felsen auf der Oberfläche ins All geschleudert werden können.
Was danach mit ihnen geschieht, ist sehr kompliziert, denn die Schwerkraft und die Bahnbewegungen der beiden Asteroiden machen die Flugbahnen dieser entlaufenen Felsen komplex, aber es ist denkbar, dass sie auf die Oberfläche von Dimorphos fallen, und zwar auf der von Didymos abgewandten Seite, immer in etwa im gleichen Bereich. Beim Aufprall mit geringer Geschwindigkeit wirbeln sie eine Staubwolke auf, die dann einen hellen Streifen bildet, während sie zur Oberfläche zurückrollt.
Da alle Einschläge ungefähr an der gleichen Stelle stattfinden, bildet sich auf der Oberfläche ein merkwürdiges Muster aus radialen Linien.
Weitere Informationen über das System werden in Kürze verfügbar sein. Die ESA-Mission Hera ist auf dem Weg zu dem binären Asteroiden, wo sie im November 2026 eintreffen wird, um mit einer gründlichen Kartierung des Asteroidenpaares zu beginnen, um zu sehen, wie sie jetzt aussehen. Die Bilder, die die radialen Linien zeigen, wurden vor dem Einschlag aufgenommen und haben die Kollision, bei der Material in alle Richtungen verstreut wurde, wahrscheinlich nicht überlebt. Wenn dies der Fall ist, wird Hera die Streifen wahrscheinlich nicht sehen, aber sie könnten dennoch viel über die Veränderungen durch den Einschlag und über binäre Asteroiden im Allgemeinen aussagen. Ein erheblicher Teil der erdnahen Asteroiden hat Monde, so dass Mehrfachsysteme von besonderem Interesse sind, wenn es um potenziell gefährliche Himmelskörper geht.
Die Anatomie einer Kollision
Zum Abschluss der Nachrichten über DART sei noch auf eine Studie verwiesen, in der Forscher die durch den DART-Einschlag entstandene Wolke untersuchten. Beim Aufprall der Raumsonde flog eine Menge Material ins All. Dies zu modellieren ist der Schlüssel, um zu verstehen, was genau den Einschlag verursacht hat, wie viel Material herausflog und wie die Struktur des Dimorphos ist.
Die Experten modellierten die Wolke zunächst als Kegel, was in etwa die Form des ausgeworfenen Materials beschreibt, solange die Oberfläche eben und homogen ist. Aber wenn man sich die tatsächlichen Bilder ansieht, ist das überhaupt nicht der Fall. Der Minisatellit LICIACube, der mit DART unterwegs war, löste sich vor dem Einschlag von der Raumsonde, um Bilder von den Ereignissen zu machen und sie zur Erde zu senden. Die beiden Asteroiden wurden absichtlich überbelichtet, damit die schwächeren Materialkörner zu sehen sind. Auf dem nebenstehenden Bild ist Didymos der hellere Fleck in der unteren rechten Ecke und Dimorphos der Fleck in der oberen linken Ecke, der durch das ausgeworfene Material ziemlich verdeckt ist.
Wie man sieht, ist die Materialwolke nicht kegelförmig, sondern eher faserig aufgebaut. In der neuen Studie wurden 14 solcher Fäden gezählt und 105 einzelne Merkmale beschrieben. Da sich LICIACube auch relativ zu den Asteroiden bewegt hat, konnten die Forscher durch die veränderte Perspektive die Struktur der Wolke in 3D modellieren. Sie fanden heraus, dass sich das ausgeworfene Material hauptsächlich in tangentialer Richtung (d. h. ungefähr parallel zur Oberfläche von Dimorphos) mit einer Geschwindigkeit von etwa 50 Metern pro Sekunde bewegte.
Die fadenförmige Struktur deutet auf eine inhomogene Oberfläche hin, d. h. der Asteroid war von Felsen, Schutt und Geröll bedeckt.
Auch dies ist entscheidend für die grundlegende Frage der Mission. Der Einschlag selbst übt Druck auf den Asteroiden aus und verändert seinen Schwung, aber auch das ausgeworfene Material. Trümmerteile verhalten sich wie Raketen, die ungefähr in die entgegengesetzte Richtung des Einschlags fliegen und so zum Schub beitragen, der durch den Zusammenstoß verursacht wird. Das ist eine gute Nachricht, denn es bedeutet, dass sich der Asteroid nach dem Aufprall noch weiter bewegt hat als ursprünglich erwartet, so dass er im Falle einer Bedrohung der Erde durch einen ähnlichen Asteroiden leichter abzulenken wäre. In diesem Fall hat der geringe Winkel der ausgeworfenen Trümmer zwar die Wirksamkeit des Einschlags verringert, aber dennoch eine messbare Wirkung auf den Asteroiden gehabt.
Eine frühere Studie hat gezeigt, dass die Wirksamkeit solcher Einschläge deutlich geringer ist, wenn der Aufprall beispielsweise an einem Berghang erfolgt. Da wir also die Topografie des Asteroiden nicht im Voraus kennen können, könnte es ratsam sein, bei einer Ablenkungsmission mehrere kleinere Impaktoren zu entsenden, um den Asteroiden stärker zu treffen als ein einziges großes Raumfahrzeug, zumindest legen dies die Daten nahe. Obwohl die Wahrscheinlichkeit eines großen Einschlags auf der Erde derzeit sehr gering ist, steigt die Wahrscheinlichkeit eines großen Einschlags über einen ausreichend langen Zeitraum auf 100 %. Das heißt, wenn wir nichts unternehmen.
Aber DART hat gezeigt, dass wir etwas tun können, um die Flugbahn eines herannahenden Asteroiden zu beeinflussen. Das ist definitiv eine gute Nachricht, auf der wir aufbauen sollten.
