Variable Flecken auf Ceres

  • 17. March 2016

Helligkeitsschwankungen weisen auf flüchtiges Material hin, das im Sonnenlicht verdunstet.

Beobachtungen mit dem HARPS-Spektrografen am La-Silla-Observatorium der ESO in Chile haben unerwartete Veränderungen in hellen Flecken auf dem Zwerg­planeten Ceres zu Tage gebracht. Obwohl Ceres von der Erde aus nur als etwas hellerer Lichtpunkt erscheint, zeigt sich bei hochpräzisen Unter­suchungen des von Ceres ausgesandten Lichts nicht nur die Veränderung, die man durch die Rotation des Zwerg­planeten erwarten würde, sondern auch, dass die Flecken am Tag aufhellen und außerdem noch andere Schwankungen aufweisen. Diese Beobachtungen weisen darauf hin, dass das Material der Flecken flüchtig ist und im warmen Sonnenlicht verdunstet.

Abb.: Helle Flecken auf Ceres, aufgenommen von der Dawn-Raumsonde (Bild: NASA / JPL-Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA)

Abb.: Helle Flecken auf Ceres, aufgenommen von der Dawn-Raumsonde (Bild: NASA / JPL-Caltech / UCLA / MPS / DLR / IDA)

Ceres stellt den größten Körper im Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter dar und ist das einzige dieser Objekte, das als Zwergplanet gilt. Die Dawn-Raumsonde der NASA befindet sich seit mehr als einem Jahr in der Umlaufbahn von Ceres und hat seine Oberfläche sehr detailliert kartiert. Eine der größten Überraschungen dabei ist die Entdeckung sehr heller Flecken gewesen, die um einiges mehr Licht reflektieren, als ihre deutlich dunklere Umgebung. Der markanteste dieser Flecken liegt innerhalb des Occator-Kraters und weist darauf hin, dass Ceres eine deutliche lebhaftere Welt als die meisten seiner Asteroiden-Nachbarn sein könnte.

Neue und sehr präzise Beobachtungen mit dem HARPS-Spektrografen am 3,6-Meter-Teleskop der ESO auf La Silla in Chile haben jetzt nicht nur die Bewegung der Flecken aufgrund der Rotation von Ceres um ihre Achse entdeckt, sondern fanden auch unerwartete zusätzliche Veränderungen, die darauf hinweisen, dass die Materie in den Flecken flüchtig ist und im Sonnenlicht verdunstet.

Paola Molaro vom INAF-Astronomischen Observatorium in Trieste, der Estautor der Studie, erzählt: „Als die Dawn-Raumsonde die mysteriösen hellen Flecken auf der Oberfläche von Ceres zeigte, dachte ich sofort an die möglichen messbaren Effekte von der Erde aus. Wenn Ceres rotiert, nähern sich die Flecken der Erde und entfernen sich wieder, was das Spektrum des reflektierten Sonnenlichts beeinflusst, das die Erde erreicht.“

Ceres dreht sich einmal in neun Stunden um sich selbst. Berechnungen zeigten, dass der Effekt durch die Bewegung der Flecken in Richtung zur Erde und von ihr weg aufgrund der Rotation sehr gering sein würden: in der Größen­ordnung von nur 20 Kilometern pro Stunde. Diese Bewegung ist jedoch ausreichend, um über den Doppler-Effekt mit Hoch­präzisions­instrumenten wie HARPS nachgewiesen werden zu können.

Das Team beobachtete Ceres mit HARPS für etwas mehr als zwei Nächte im Juli und August 2015. „Das Ergebnis war eine Überraschung“, fügt Antonino Lanza vom INAF-Astro­physikalischen Observatorium in Catania und Koautor der Studie hinzu. „Wir haben die erwarteten Änderungen im Spektrum aufgrund der Rotation von Ceres gefunden, aber mit erheblichen Schwankungen von Nacht zu Nacht.“

Das Team kam zu dem Schluss, dass der Grund für die beobachteten Änderungen im Vorhandensein flüchtiger Substanzen zu finden sein könnte, die unter dem Einfluss der Sonnen­einstrahlung verdunsten. Man vermutet, dass es sich bei der hochreflektierenden Materie in den Flecken auf Ceres um frisch ausgetretenes Wassereis oder hydratisierte Magnesium-Sulfate handeln könnte. Wenn sich die Flecken innerhalb des Occator-Kraters auf der Seite befinden, die von der Sonne angestrahlt wird, bilden sich Schwaden, die das Sonnenlicht sehr wirksam reflektieren. Diese Schwaden verdunsten dann kurzerhand, verlieren an Reflexions­vermögen und bewirken die beobachteten Veränderungen. Dieser Effekt ändert sich jedoch von Nacht zu Nacht, was zusätzliche zufällige Muster auslöst, sowohl auf kürzeren als auch auf längeren Zeitskalen.

Sollte sich diese Interpretation bestätigen, scheint es, als unterscheide sich Ceres sehr von Vesta und den anderen Asteroiden des Haupt­gürtels. Obwohl sie räumlich relativ isoliert ist, scheint sie im Inneren aktiv zu sein. Es ist bekannt, dass es auf Ceres reichlich Wasser gibt, es ist jedoch unklar, ob dies in Zusammen­hang mit den hellen Flecken steht. Die Energiequelle, die diesen kontinuierlichen Austritt an Materie von der Oberfläche antreibt, ist ebenfalls noch unbekannt.

Dawn wird Ceres und das Verhalten der mysteriösen Flecken weiterhin untersuchen. Auch nach dem Ende der Weltraum­mission wird es möglich sein, mit HARPS und anderen Anlagen Beobachtungen vom Erdboden aus fortzuführen.

ESO / DE

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