Fragile Asteroiden

Ryugu und andere Asteroiden der häufig vorkommenden C-Klasse bestehen aus poröserem Material als bisher angenommen. Kleine Bruchstücke ihres Materials sind deshalb zu fragil, um bei einer Kollision mit der Erde den Eintritt in die Atmosphäre zu überstehen. Damit ist die Ursache für das beobachtete Defizit dieses Typs in den Meteoriten­sammlungen der Erde gefunden. Zu diesen Erkennt­nissen kommen Forscher des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt DLR. Die Ergebnisse basieren auf hochauf­gelösten Messungen der Oberflächen­temperatur mit dem DLR-Radiometer MARA an Bord der deutsch-fran­zösischen Landesonde MASCOT. Am 3. Oktober 2018 landete MASCOT – Mobile Asteroid Surface Scout – im Rahmen der japanischen Hayabusa2-Mission auf dem knapp einen Kilometer großen Asteroiden Ryugu und sendete spektakuläre Bilder und physikalische Messungen von der Asteroiden­oberfläche zur Erde.

„Ryugu hat uns überrascht“, sagt Matthias Grott, wissen­schaftlicher Leiter des Radiometer­experiments MARA vom DLR-Institut für Planeten­forschung in Berlin. „Wir sehen auf dem Asteroiden ausschließlich größere Brocken, die hochporös und wahrscheinlich sehr fragil sind.“ Frühere teleskopische Infrarot-Aufnahmen solch kohlenstoff­reicher Asteroiden von der Erde aus inter­pretierten die Forscher in Hinblick auf ihre thermischen Eigen­schaften als Körper, die von sand- bis kieselgroßen Partikeln bedeckt sind. „MASCOT hat die breiten Kompetenzen des DLR in der Raumfahrt­forschung zusammengebracht von der Entwicklung, Erprobung und zuverlässigen Integration bis zur Expertise in der wissen­schaftlichen Erkundung des Sonnensystems“, sagt Hansjörg Dittus, DLR-Vorstand für Raumfahrt­forschung und Technologie.

Bisher wurden auf der Erde nur wenige chondritische Meteorite gefunden, die als Bruchstücke zu den sehr häufig im Sonnensystem vorkommenden C-Typ Asteroiden passen. Chondren sind kleine, millimeter­große Gesteins­kügelchen, die sich im solaren Urnebel vor 4,5 Milliarden Jahren gebildet haben und als Urbausteine der Planeten­entstehung gelten. „Wir können nun bestätigen, dass Bruchstücke dieser Asteroiden sehr wahrscheinlich beim Eintritt in die Erd­atmosphäre weiter zerfallen und in der Folge meist vollständig verglühen, so dass es nur die größten Bruchstücke heil bis auf die Erdoberfläche schaffen“, erklärt Grott. „Das ist der Grund, warum Meteoriten­funde als Zeugen dieses Asteroiden­typs auf der Erde so selten sind.“

Dies bedeutet auch, dass die Erd­atmosphäre einen erhöhten Schutz der Erde vor den häufig vorkommenden C-Typ-Asteroiden bietet, die immerhin 75 Prozent aller Asteroiden stellen. Ryugu selbst ist ein C-Klasse-Asteroid, ein als kohlenstoff­reich einge­schätzter Vertreter der ältesten Körper des viereinhalb Milliarden Jahre alten Sonnensystems: ein Urbaustein der Planeten­entstehung und in diesem Falle auch einer von 17.000 bekannten erdbahn­kreuzenden Asteroiden. Bis zu welcher Asteroiden­größe dieser Schutz wirksam ist, müssten aber weitere Forschungs­arbeiten erst noch zeigen.

Das inter­nationale Forscherteam hatte auf Ryugu während dessen etwa siebeneinhalb­stündigen Tagesganges das Ansteigen und Abfallen der Oberflächen­temperatur bestimmt, indem die von der Oberfläche bei Tag und Nacht abgestrahlte Infrarot­strahlung mit dem Radiometer MARA gemessen wurde. Aus den MARA-Messungen ließen sich die thermischen Eigen­schaften sowie die Festigkeit des Materials schlussfolgern. Die Daten von MASCOT wurden zur japanischen Raumsonde Hayabusa2 übertragen. Dabei befand sich die Sonde in einer Beobachter­position drei Kilometer über dem Asteroiden. Von dort wurden alle Messungen und Betriebsdaten von MASCOT zur Erde übermittelt.

Sechs Minuten nach dem Abtrennen von Hayabusa2 in 42 Meter Höhe berührte das Landemodul am Ende einer ballis­tischen Flugbahn zum ersten Mal den Boden des Asteroiden Ryugu und hüpfte mehrere Meter weiter, ehe das zehn Kilogramm schwere Experimenten­paket zur Ruhe kam. Auf der Oberfläche bewegte sich MASCOT mit Hilfe eines rotierenden Schwungarms fort. So konnte MASCOT auf die richtige Seite gedreht werden und sogar Sprünge auf der Asteroiden­oberfläche vollführen. Insgesamt war MASCOT 17 Stunden auf Ryugu aktiv, eine Stunde mehr, als voraus­berechnet. Ryugu hat nur ein 66.500stel der Anziehungskraft der Erde, sodass der kleine Schwung hierfür ausreichte: Eine technische Innovation für eine ungewöhnliche Form der Mobilität auf einer Asteroiden­oberfläche. Aktuell dauert die Mission Hayabusa2 am Asteroiden Ryugu noch bis Ende dieses Jahres an, mit dem Ziel, Proben des Asteroiden­materials bis Ende 2020 zur Erde zurück zu bringen. Vor wenigen Tagen hatte Hayabusa2 zum zweiten Mal erfolgreich Proben des Asteroiden genommen.

DLR / JOL

Weitere Infos

• Originalveröffentlichung
  M. Grott et al.: Low thermal conductivity boulder with high porosity identified on C-type asteroid (162173) Ryugu, Nat. Astron., online 15. Juli 2019; DOI: 10.1038/s41550-019-0832-x
• MASCOT, Institut für Raumfahrtsysteme, Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt DLR, Bremen
• Hayabusa2-Mission, JAXA, Tokio