Dampfender Zwergplanet

  • 23. January 2014

Weltraumteleskop Herschel sah lokalisierte Quellen von Wasserdampf auf Ceres.

Der Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter liegt zwar innerhalb der „Schneegrenze“ unseres Sonnensystems. Computermodelle zeigen jedoch, das überwiegend aus Eis bestehende Himmelskörper aus den äußeren Bereichen des Sonnensystems nach innen migrieren können. Tatsächlich haben Beobachtungen in den vergangenen Jahren auf einer Reihe von Asteroiden – wie z. B. (24) Themis und (65) Cybele – Eis nachgewiesen. Auch der Zwergplanet Ceres, der größte Körper im Asteroidengürtel, könnte einen Mantel aus Eis besitzen, der einen Gesteinskern umhüllt.

Ceres

Abb.: Künstlerische Darstellung von Ceres auf seiner Bahn um die Sonne. Beobachtungen mit dem Weltraumteleskop Herschel zeigen, dass der Zwergplanet Wasserdampf ins Weltall abgibt. (Bild: IMCCE-Observatoire de Paris / CNRS / Y. Gominet, B. Carr)

Schon in den 1980er Jahren fanden Forscher Hinweise auf hydratisierte Mineralien an der Oberfläche von Ceres. Und 1992 gab es einen Hinweis auf OH-Ionen in der Umgebung von Ceres, die durch Photodissoziation aus Wasserdampf entstehen könnten. Doch spätere Beobachtungen mit höherer Empfindlichkeit lieferten keinerlei Hinweis auf OH-Ionen. Jetzt berichten Michael Küppers vom European Space Astronomy Centre der Esa und seine Kollegen über den ersten direkten Nachweis von Wasserdampf im Spektrum von Ceres.

Die Forscher haben Ceres zwischen November 2011 und März 2013 insgesamt vier Mal mit HIFI – dem „Heterodyne Instrument for the Far Infrared“ – an Bord des europäischen Weltraumteleskops Herschel beobachtet. Bei drei dieser Messungen konnte das Team eine Absorption bei 556,936 GHz nachweisen, die sich eindeutig einem Rotationsübergang im Grundzustand von Wassermolekülen zuordnen lässt. „Zwar konnten wir Ceres dabei nicht räumlich auflösen“, so Küppers und seine Kollegen, „aber wir konnten aus der Veränderung dieser Absorption im Verlauf der Rotation von Ceres auf die Verteilung der Quellen auf der Oberfläche schließen.“

Den Messungen nach gibt Ceres im Mittel pro Sekunde 1026 Wassermoleküle – entsprechend 6 Kilogramm Wasser – ins All ab. Der Wasserdampf stammt offenbar von zwei lokalisierten Quellen in mittleren Breiten auf der Oberfläche des Zwergplaneten. Das belegt nach Ansicht von Küppers und seinen Kollegen, dass es sich nicht um ein zufälliges, sporadisches Ereignis handele, etwa durch den Einschlag eines Kometen, sondern um einen dauerhaften Vorgang – es sei also ein Indiz dafür, dass Ceres tatsächlich einen Mantel aus Eis besitzt.

Das Team sieht zwei Prozesse als mögliche Ursachen der Verdampfung des Eises. Zum einen könnte es sich um „kometarische Sublimation“ handeln, also einen ähnlichen Vorgang, wie er auf Kometen abläuft, die sich der Sonne nähern. Dabei verdampft dicht unter der Oberfläche liegendes Eis, reißt Staub der dünnen Kruste mit sich und legt so weiteres, frisches Eis frei. Alternativ könnte der Zerfall radioaktiver Elemente Ceres von innen erwärmen und so zu Kryo-Vulkanismus führen. Welches dieser Szenarien zutrifft, kann, so hoffen die Forscher, die amerikanische Raumsonde Dawn entscheiden. Sie soll im Februar 2015 den Zwergplaneten erreichen und Bilder von seiner Oberfläche zur Erde senden.

Rainer Kayser

CT

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