Deep Impact

Kometen entstanden vor etwa 4,5 Milliarden Jahren zusammen mit unserem Sonnensystem und haben sich seit dieser Zeit nicht wesentlich verändert, während das Gestein der Erde in dieser Zeit durch geologische Prozesse immer wieder verändert wurde. Darüber hinaus verspricht man sich auch Hinweise auf die Entstehung des Lebens, z. B. durch die Entdeckung von organischen Verbindungen im Kometenmaterial, das als Vorstufe für Leben in Frage kommen könnte.

Möchte man als etwas über die frühesten Anfänge unseres Sonnensystems und der Entstehung von Leben erfahren, so muss man auch einen näheren Blick auf diese Himmelskörper werfen, die aus der Oort'schen Wolke stammen, welche unser Sonnensystem in bis zu einem Lichtjahr Entfernung umgibt. Einige der Objekte aus der Oort'schen Wolke werden irgendwann zu Kometen, wenn sie durch Kollisionen oder den Einfluss der Schwerkraft der Planeten aus ihrer Bahn geworfen werden und sich auf die Wanderschaft durch das Innere des Planetensystems begeben. Kometen sind nicht mit Asteroiden zu verwechseln, die im Gegensatz zu Kometen nicht aus gefrorenen Gasen, sondern Gestein bestehen und vorwiegend im Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter anzutreffen sind und als Meteoriten auf die Erde prasseln. Heute geht man davon aus, dass die Oort'sche Wolke aus einigen 100 Mrd. Objekten besteht, die aber nicht dort entstanden sind, sondern eher im Kuipergürtel hinter Neptun und sich erst im Laufe der Zeit in die Oort'sche Wolke verirrt haben.

Kometen sind noch nicht besonders gut erforscht, da es recht schwierig ist, ihnen nahe zu kommen. Die erste Sonde, die sich einem dieser Schweifsterne genähert hat, war Giotto, die sich im März 1986 dem Kometen Halley näherte und spektakuläre Bilder aus seinem Schweif und einen ersten Blick auf einen Kometenkern lieferte. Seit dem wissen wir, dass Kometen sehr dunkle Objekte sind und aktive Gebiete haben, wo die Sonne Oberflächenmaterial verdampft (sublimiert - direkter Übergang von fest zu gasförmig), sogenannte Jets, die dann den Schweif bilden und deren Auswurfmaterial vom Sonnenwind davongetragen wird. Genau genommen hat ein Komet sogar zwei Schweife, einen Staubschweif und einen Plasmaschweif aus geladenen Teilchen (Ionen). Der Staubschweif wird in erster Linie vom Sonnenwind davongetragen und erscheint eher gelb-rot, während der Plasmaschweif vom Magnetfeld der Sonne mitgerissen wird und bläulich leuchtet.

Kometen sind aber nicht nur schmutzige Schneebälle, sie haben eine Atmosphäre (genauer Exosphäre) aus Gas, das Coma, welches von den Jets gespeist wird und das sich über einige 100.000 km erstrecken kann. Im Coma können eine ganze Anzahl von Molekülen gefunden werden, zu denen auch einige komplexe organische Verbindungen gehören, die darauf hindeuten, dass die Kometen, im Gegensatz zu den Planeten kalt entstanden sind.

Genau das hat die NASA mit der Raumsonde Deep Impact auch getan. Das Projektil von der Größe einer Waschmaschine hatte ein Gewicht von 370 kg (etwa die Hälfte davon Kupfer) und hatte beim Aufschlag eine Geschwindigkeit von 10 km/s. Die kinetische Energie, das Produkt aus Geschwindigkeit zum Quadrat und Masse dividiert durch zwei, entsprach etwa 4,8 Tonnen TNT. Der Krater, den der Impactor hinterließ, hat einen Durchmesser von 200 Metern und ist etwa 30 Meter tief. Aber diese Daten sind nur der technische Hintergrund der Mission, die am 12. Januar 2005 gestartet wurde und am 4. Juli um 7:50 Uhr MESZ ihren Höhepunkt erreichte - die Planungen begannen allerdings schon fünf Jahre zuvor.

Natürlich ist Deep Impact nicht die einzige Mission, die einen Kometen aus nächster Nähe in Augenschein nehmen will. Auch die ESA hat mit Rosetta eine Sonde im All, die einen Kometen besuchen und deren Lander sogar auf dem Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko landen und diesen untersuchen soll. Der Weg dahin ist für die ESA-Mission etwas komplizierter, weil es nicht nur ein Vorbeiflug geplant ist, Rosetta soll den Kometen auf seinem Weg um die Sonne begleiten und in seinen Orbit einschwenken, dazu ist eine komplexe Flugbahn geplant, auf der die Sonde 2014 ihr Ziel erreicht. Während Deep Impact lediglich über Kameras unterschiedlicher Auflösung und Empfindlichkeit verfügt - darunter auch Infrarot -, ist Rosetta mit einer Mikroskopkamera, einem Spektrometer, einem Magnetometer und sogar einem Bohrer, der bis zu 20 cm in den Kometen eindringen soll, sowie einer ganzen Reihe anderer Instrumente ausgerüstet, die den Kometen bis ins kleinste Detail untersuchen sollen. Im Gegensatz zur NASA-Mission steht bei der ESA damit natürlich eher die Oberfläche des Kometen im Vordergrund. Eine weitere NASA-Mission verspricht Anfang 2006 spannende Ergebnisse zu liefern, dann wird Stardust zurückerwartet, die erstmals Kometenstaub zurück zur Erde bringen soll, den sie im Januar 2004 beim Vorbeiflug an Wild 2 gesammelt hat.

In einigen Medien war außerdem die Rede davon, dass diese Mission auch dazu gedient haben soll, auszuprobieren, wie ein Komet auf Kollisionskurs mit der Erde abgelenkt werden könnte. Während die Fähigkeit, einen Kometen zu treffen, eindrucksvoll demonstriert werden konnte, reichte die Energie des Einschlags aber bei Weitem nicht aus, um den Kometen auch nur ein Stückchen aus der Bahn zu werfen.

Der Komet Temple 1 wurde 1867 von dem Astronomen Ernst Tempel entdeckt. Er bewegt sich auf einer stark elliptischen Bahn durch das Sonnensystem. Trotz seiner Größe von etwa 14 x 4 km ist seine Gravitation so gering, dass das ausgeworfene Material so gut wie gar nicht auf seine Oberfläche zurückfällt, sondern im Weltall verschwindet - erste Fotos zeigen eine Wolke, die sich über mehre tausend Kilometer erstreckt und sich noch weiter ausdehnt. Dieses Material besteht aus Dampf und geschmolzenem Gestein, das noch so heiß ist, dass es hell leuchtet. Das Hubble-Teleskop z. B. registrierte eine fünffach höhere Helligkeit des Kometen kurz nach dem Einschlag. Das ist aber auch der Grund dafür, dass der Krater selbst noch eine ganze Zeit nach dem Einschlag nicht direkt beobachtet werden konnte. Die Wolke selbst wird jedoch auf anderen Fotos von der Sonne beleuchtet und so steht viel Bildmaterial zur Verfügung, das sich für die Auswertung durch die Wissenschaftler anbietet, da die Elemente sich durch ihr charakteristisches Spektrum verraten. Während die Oberfläche durch die Sonneneinstrahlung und Staub stark verändert ist, besteht bei der Erforschung des inneren Kometenkerns die Hoffnung hier noch Material anzutreffen, das seit der Bildung des Sonnensystems noch relativ unverändert geblieben ist und so den Blick in die Vergangenheit des Sonnensystems erlaubt.

Erste Analysen der Bilder des Einschlags deuten darauf hin, dass die Kometenoberfläche von weichem Material bedeckt ist und in der Spektralanalyse des vom Kometen kommenden Lichts sind Veränderungen zu erkennen, die darauf hindeuten, dass auch Elemente aus dem Kern des Kometen herausgeschleudert wurden. Diese Spektren müssen jetzt ausgewertet werden, um etwas über die chemische Zusammensetzung des Kerns zu erfahren, erste Ergebnisse zeigen Elemente, wie sie auch im Coma des Kometen gefunden wurden, wie Zyanid und andere stickstoffhaltigen Verbindungen und vom Röntgenteleskop XMM-Newton wurden Hydroxyl-Radikale entdeckt, die durch den Einschlag entstanden und auf Wasser hindeuten. Damit werden frühere Forschungsergebnisse wie z. B. von der Rosetta-Mission bestätigt. Die von SWIFT entdeckten Strahlungsspitzen im UV-Bereich zeigen zudem, dass der Impactor auf etwas Hartes gestoßen sein muss.

Die eigentliche Arbeit, mit der Auswertung der gesammelten Daten beginnt aber jetzt erst, und wird einige Wissenschaftler noch viele Jahre beschäftigen.


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