Die NASA-Mission Dawn soll um zwei der größten Körper des Asteroidengürtels kreisen: Ceres und Vesta. Erster Stopp Vesta im Juli 2011.
Bildnachweis: NASA / HST
Was sind die Hauptziele der NASA-Mission Dawn?
Wir sehen es als eine Reise in Raum und Zeit. Wir sind sehr daran interessiert zu verstehen, wie die Bedingungen zu Beginn des Sonnensystems waren. Und diese beiden Körper wurden - nach unserem Verständnis der Entstehung des Sonnensystems - sehr früh in diesem Prozess hergestellt, vielleicht innerhalb der ersten fünf Millionen Jahre. Und sie existieren immer noch. Sie wurden nicht getrennt. Sie wurden nicht in einen größeren Körper eingebaut. Wenn wir sie uns ansehen und erforschen, sollten wir etwas über diese früheste Epoche des Sonnensystems lernen.
Und diese beiden Körper, von denen Sie sprechen, sind der Asteroid Vesta und der Zwergplanet Ceres?
Richtig. Dies sind die beiden massereichsten Körper im Hauptgürtel. Aber es sind ganz unterschiedliche Objekte, ganz unterschiedliche. Und das ist eine Überraschung für uns, warum zwei so nahe beieinander liegende Körper so unterschiedlich sein können. Sie sind die größten, die wir dort studieren können. Und wir erwarten, dass sie uns die meisten Informationen über diese frühe Zeitspanne geben werden.
Warum haben sich Wissenschaftler für Vesta und Ceres entschieden?
Wir versuchen die Bausteine der Erde und der anderen terrestrischen Planeten zu verstehen. Wir glauben, dass sich zuerst kleine Körper gebildet haben. Und dann wurden die größeren Körper aus den Kollisionen und dem Zusammenwachsen der kleinen Körper aufgebaut.
Sie können sich also vorstellen, dass Sie ein Haus bauen. Sie interessieren sich für die Arten von Blöcken, mit denen Sie das Haus bauen werden. Deshalb betrachten wir Vesta und Ceres als Beispiele - vielleicht die besten Beispiele und die zugänglichsten Beispiele - für Bausteine im heutigen Sonnensystem, die wir untersuchen können.
Wir interessieren uns also für unsere Geschichte, unsere Herkunft und das, was zusammengesetzt wurde, um die Erde aufzubauen.
Primäre Missionstrajektorie für Dawn. Bildnachweis: NASA
Welche Wissenschaft wird die Mission Dawn leisten?
Das erste, was wir tun wollen, ist, einige dieser Bilder zu bekommen. Also haben wir eine Mission entworfen, die umkreisen würde. Wir gehen zu jedem dieser Körper und umkreisen ihn ungefähr ein Jahr lang. Wir platzieren Kameras oben auf dem Raumschiff. Wir richten die Oberseite des Raumfahrzeugs auf den Körper und machen einfach Fotos. Und wir dachten, wir hätten eine sehr einfache Mission entworfen, die hauptsächlich den Körper abbildet.
Mit diesen Bildern können wir nun nicht nur sehen, ob es Krater oder Grate oder Berge oder alte Vulkane oder Lavaströme gibt, sondern wir messen auch die Größe des Körpers. Und etwas Einfaches, wie die Größe und Form des Körpers, kann für uns sehr wichtig sein - denn wenn wir die Masse des Körpers und die Größe kennen, erhalten wir die Dichte. Und wenn wir die Dichte des Körpers kennen, bekommen wir eine gute Vorstellung davon, was sich unter der Oberfläche im Körper befinden könnte.
Wir sind auch sehr an der Beschaffenheit des Oberflächenmaterials interessiert. Wir können nicht unbedingt tief in den Körper hineinschauen, obwohl die Krater Löcher ausheben, in die wir schauen können, und das Material in diesen Kratern untersuchen.
Im Grunde messen wir nur die Art der Materialien auf der Oberfläche. Wir machen das auf zwei Arten. Zum einen schauen wir uns das von der Sonne reflektierte Licht an. Und wenn die Sonne auf die Oberfläche scheint, wird ein Teil des Sonnenlichts bei bestimmten Frequenzen absorbiert. Verschiedene Materialien absorbieren das Sonnenlicht bei verschiedenen Wellenlängen. Grundsätzlich können wir die Farbe der Oberfläche betrachten und uns ein Bild davon machen, woraus sie besteht.
Eine andere Sache, die wir haben, ist das, was wir einen Gammastrahlen- und Neutronendetektor nennen. Und dieses Instrument wird uns die elementare Fülle mitteilen, ob Eisen, Magnesium, Aluminium oder andere Elemente in der Oberfläche vorhanden sind. So erhalten wir eine Vorstellung von der Mineralzusammensetzung, den Gesteinsarten und den Elementen, aus denen diese Gesteine bestehen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Wissenschaftler durch Kartierung der Oberfläche der Asteroiden Ceres und Vesta die Bausteine erkennen können, aus denen sie zusammengesetzt wurden, und dass auch der Aufbau des gesamten Sonnensystems bekannt ist. Richtig?
Genau. Nun erwähnte ich, dass Ceres und Vesta sehr unterschiedlich waren. Und das ist eine erstaunliche Tatsache, weil sie so unterschiedlich sind.
Jetzt mit Vesta können wir Vesta schon lange hier auf der Erde studieren, weil Teile von Vesta - oder Teile, die von Vesta abgeschlagen wurden - auf die Erde gefallen waren. Wenn Sie also einen Meteoriten auf die Erde kommen sehen, hat einer von 20 Meteoriten irgendwann in seiner Geschichte auf Vesta begonnen. Wir konnten uns diese Meteoriten ansehen und analysieren. Wir verstehen die Gesteinsarten, die wir erwarten, wenn wir dort ankommen. Wir werden diese Hypothesen natürlich testen. Aber wir wissen, was wir erwarten, wenn wir in Vesta ankommen.
Inzwischen hat Ceres keine Meteoriten produziert, die wir identifizieren können. Und es ist in einem nahe gelegenen Teil des Weltraums. Warum ist das so? Einer der möglichen Gründe ist, dass das Material auf der Oberfläche von Ceres so beschaffen ist, dass es nicht sehr gut zur Erde transportiert wird. Das, wenn Sie etwas davon abplatzen, wird es vielleicht auf dem Transport verdunsten. Oder wenn es in die Erdatmosphäre gelangt, zerfällt es in kleine Staubpartikel und gelangt nicht als Stein auf die Erdoberfläche.
Also eins - wir haben Vesta, einen sehr felsigen Körper. Es sieht dem Mond sehr ähnlich, mit Basaltfluss, Lavafluss auf der Oberfläche. Wir haben aber auch Ceres mit einer Oberfläche, die nicht auf die Erde kommen will.
NASA-Raumschiff Dawn. Bildnachweis: NASA / JPL
Was sind die großen wissenschaftlichen Fragen der Astronomen zu Vesta und Ceres, die Dawn beantworten könnte?
Eine der Fragen ist, welche zuerst gestellt wurde. Und warum ist einer trocken und der andere nass? Wenn du dein Wasser behalten willst, wenn du ein Planet bist, musst du cool bleiben. Die Erde hat viel Wasser und eine ziemlich kühle Oberfläche. Aber die Erde ist viel größer und hat ein größeres Gravitationsfeld. Diese Körper sind klein und müssten im Inneren ziemlich kühl sein - ganz und gar nicht wie die Erde - um ihr Wasser zu behalten. Das erste an Ceres ist, dass es schon seit seiner Existenz ziemlich cool ist.
Aber dann schauen wir uns Vesta an, und es ist trocken und es hat sein ganzes Wasser verloren. Es wurde aus demselben Material wie der Solarnebel gebaut. Was ist mit all dem Wasser passiert? Die Astronomen haben sich also die Meteoriten angesehen und in den Meteoriten Hinweise darauf gefunden, dass sich bei der Entstehung von Vesta radioaktives Material befand.
Und so glaubten sie, es gäbe eine Supernova in der Nähe des Sonnensystems, und diese Supernova entkeimte das Material, das mit den kurzlebigen radioaktiven Materialien in Vesta gelangen würde. Und sie geben Wärme ab. Sie gaben ziemlich schnell Wärme ab. Wenn also Vesta zusammenkommt und dort draußen einen kleinen Klumpen bildet - einen kleinen Protoplaneten, wie wir ihn nennen -, wird die Wärme des radioaktiven Materials im Inneren gefangen und erwärmt das Innere von Vesta.
Aber das schien bei Ceres nicht zu passieren. Die einfache Erklärung ist, dass Ceres zu einer anderen Zeit geboren wurde, vielleicht später, als die Supernova explodierte. Zu dieser Zeit, die wir kurzlebige Radioaktivität nennen und die in der Größenordnung von einer halben Million Jahren zerfallen würde, kam dieser Körper zusammen, wenn es keine Radioaktivität gab. Es gab also kein zusätzliches Material im Inneren von Ceres, um es aufzuheizen. Das hätte Ceres vielleicht erlauben können, sein Wasser zu behalten. Inzwischen hat Vesta alles verloren.
Hören Sie sich das 8-minütige EarthSky-Interview mit Chris Russell über die bevorstehende Reise des Raumschiffs Dawn nach Ceres und Vesta an (oben auf der Seite).