Wissen: Kosmischer Schutthaufen

Der kleine Asteroid Itokawa besteht aus den zertrümmerten Teilen eines einst erheblich größeren Himmelskörpers. Das zeigt die Analyse von Gesteinsproben, die die japanische Sonde „Hayabusa“ im September 2005 an der Oberfläche des rund 500 Meter großen Himmelskörpers eingesammelt und am 13. Juni 2010 zur Erde gebracht hat. In sechs Aufsätzen berichten Forscher im Fachblatt „Science“ über die Untersuchung dieser ersten Bodenproben von einem Asteroiden. Die Forschungsergebnisse bestätigen außerdem die seit langem gehegte Vermutung, dass die am häufigsten auf die Erde fallenden Meteoriten, sogenannte Chondrite, von Asteroiden wie Itokawa stammen.

Chondrite sind aus dem Weltall auf die Erde gestürzte Gesteinsbrocken, die kugelförmige Mineraleinschlüsse enthalten. Diese „Chondren“ geben den Meteoriten ihren Namen. Astronomen vermuten, dass es sich dabei um Bruchstücke steiniger Asteroiden aus dem Hauptteil des Asteroidengürtels zwischen Mars und Jupiter handelt. Aus der Ferne ließ sich diese These aber nicht bestätigen, da die Strahlung der Asteroiden nicht exakt übereinstimmt mit der künstlich im Labor erzeugten Strahlung von Chondritenmaterie.

Die Bodenproben liefern nun den ersehnten Beweis. „Unsere Untersuchung zeigt, dass die steinigen Partikel von diesem Asteroiden identisch sind mit Partikeln von gewöhnlichen Chondriten“, sagt Tomoki Nakamura von der Tohoku-Universität im japanischen Sendai. Zusammen mit anderen Forschern aus Japan und den USA hat Nakamura die Proben elektronenmikroskopisch sowie mit Röntgenstrahlen untersucht.

An der Oberfläche unterscheidet sich das Material von Itokawa jedoch von den auf der Erde gefundenen Meteoriten, da es über lange Zeit hochenergetischer Teilchenstrahlung aus dem All ausgesetzt war. Diese „Weltraum-Verwitterung“ führt zu chemischen Veränderungen, die „die sichtbare Strahlung der Himmelskörper beeinflussen“, erläutert Takaaki Noguchi. Deshalb stimme diese Strahlung nicht mit Labormessungen überein.

Die Analyse der Itokawa-Proben ermöglicht es den Wissenschaftlern künftig, die Weltraum-Verwitterung bei solchen Messungen zu berücksichtigen. Damit können sie die Zusammensetzung von Zehntausenden von Meteoriten mit der Strahlung von Asteroiden vergleichen und so die Herkunft der vom Himmel gefallenen Steine klären.

„Die Fülle an Informationen, die uns die kleine Menge an Materie von Itokawa liefert, ist erstaunlich“, sagt Michael Zolensky von der Nasa und erinnert an die Zeit des Apollo-Programms: „Als die Wissenschaftler damals das Mondgestein untersucht haben, benötigten sie mehrere Kilogramm Material.“ Inzwischen wurden die Analysemethoden immer besser. „Aus wenigen Nanogramm Staub von Itokawa haben wir genauso viele Informationen erhalten wie aus vielen Kilogramm Mondgestein.“

Bei weiteren Untersuchungen der zumeist nur ein Zehntel Millimeter großen Staubkörnchen fanden die Forscher heraus, dass die Asteroidenmaterie über einen längeren Zeitraum auf mehr als 800 Grad Celsius aufgeheizt worden sein muss. Zu solchen Erwärmungen ist es typischerweise in der Entstehungsphase des Planetensystems durch den Zerfall radioaktiver Elemente im Inneren der Himmelskörper gekommen. Um diese Temperatur zu erreichen, müsse ein Asteroid über 20 Kilometer groß sein, erläutert Nakamura. „Itokawa muss von einem größeren Himmelskörper stammen, der durch einen Zusammenprall zerstört wurde und dessen Trümmer sich dann in der jetzigen Form angesammelt haben.“ Itokawa ist also kein fester Körper, sondern eher eine Art kosmischer Schutthaufen aus Fragmenten des ursprünglichen Himmelskörpers.

Ein anderes Team zeigt, dass sich das von „Hayabusa“ eingesammelte Material seit weniger als acht Millionen Jahren an der Oberfläche des Asteroiden befunden hat. Die Forscher vermuten, dass das Oberflächenmaterial durch Einschläge kleinerer Körper ins Weltall geschleudert und so abgetragen wird. Ein Teil des herausgerissenen Materials könnte dann als Chondriten auf die Erde niedergehen. Die Forscher schätzen, dass diese Erosion binnen 100 000 Jahren eine mehrere Zentimeter dicke Schicht von Itokawa abträgt. Hält das Tempo dieses zerstörerischen Prozesses an, wäre der Asteroid in weniger als einer Milliarde Jahre völlig verschwunden.