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Asteroid Lutetia: Ein seltener Zeuge der Geburtsstunde der Erde

11. November 2011

Der Asteroid Lutetia dürfte ein Überbleibsel aus demselben Material sein, aus dem einst Erde, Venus und Merkur entstanden sind – das ist ein Schlüsselergebnis neuer Beobachtungen der Raumsonde Rosetta der ESA, des New Technology Telescope der ESO und von Teleskopen der NASA. Wie diese Beobachtungen zeigen, stimmen die Eigenschaften des Asteroiden mit denen einer seltenen Meteoritenart überein, die sich nach heutiger Vorstellung in den innersten Bereichen des Sonnensystems gebildet hat. Auch Lutetia dürfte ihre Existenz dort begonnen haben und wäre später nach außen zu ihrer jetzigen Position im Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter gewandert.

Ein Team von Astronomen von französischen und nordamerikanischen Universitäten hat den ungewöhnlichen Asteroiden Lutetia detailliert über einen großen Wellenlängenbereich [1]  hinweg untersucht, um seine Zusammensetzung zu bestimmen. Daten der OSIRIS-Kamera auf der Raumsonde Rosetta der ESA [2], des New Technology Telescope (NTT) am La Silla Observatorium der ESO in Chile, der Infrared Telescope Facility der NASA auf Hawaii und des Spitzer Space Telescope wurden dazu zum umfassendsten Spektrum kombiniert, das jemals von einem Asteroiden gewonnen wurde [3].

Das Lutetia-Spektrum wurde dann mit den Spektren verschiedener Meteoriten verglichen, die man auf der Erde gefunden und ausführlich im Labor untersucht hat. Nur ein einziger Meteoritentyp, die so genannten Enstatit-Chondriten, stimmte über den gesamten Spektralbereich mit Lutetia überein.

Enstatit-Chondriten bestehen aus Material aus der Entstehungszeit des Sonnensystems. Man geht davon aus, dass sie nahe der jungen Sonne entstanden sind, und dass diese Sorte von Objekt eine der Hauptzutaten für die Entstehung  der Gesteinsplaneten waren [4], insbesondere für Erde, Venus und Merkur [5]. Auch Lutetia dürfte demnach nicht aus dem Asteroidenhauptgürtel stammen, wo sie sich jetzt befindet, sondern aus einem Bereich viel näher an der Sonne.

“Aber wie ist Lutetia aus dem inneren Sonnensystem entkommen und in den Asteroidengürtel gelangt?” fragt sich Pierre Vernazza von der ESO, der Erstautor des Fachartikels, in dem die neuen Ergebnisse präsentiert werden.

Astronomen haben abgeschätzt, dass weniger als 2% der Objekte, die aus dem Bereich stammen, in dem sich die Erde gebildet hat, in den Asteroidengürtel gewandert sind. Der Großteil dieser Körper aus dem inneren Sonnensystem wurden innerhalb weniger Millionen Jahre von den in Entstehung befindlichen jungen Planeten eingefangen. Einige der größeren Objekte mit Durchmessern von 100 Kilometern oder mehr dürften allerdings herausgeschleudert worden sein und fanden sich langfristig auf sichereren Umlaufbahnen weiter weg von der Sonne wieder.

Auch Lutetia, die knapp 100 Kilometer Durchmesser besitzt, könnte durch den Vorbeiflug an einem der Gesteinsplaneten aus ihrer ursprünglichen Umlaufbahn und damit aus den inneren Bereichen des Sonnensystems gerissen worden sein [6]. Eine Begegnung mit dem jungen Jupiter während dessen Migration an seine jetzige Position könnte Lutetias Umlaufbahn ebenfalls maßgeblich beeinflusst haben. [7].

“Wir gehen davon aus, dass Lutetia eine solche Bahnänderung durchgemacht hat. Sie kam als Eindringling im Asteroidenhauptgürtel an und wurde dort für vier Milliarden Jahre konserviert”, erläutert Vernazza.

Vorangegangene Studien ihrer Farbe und Oberflächenstruktur haben gezeigt, dass Lutetia und äußerst ungewöhnliches Mitglied des Asteroidengürtels ist, das den Astronomen noch einige Rätsel aufgibt. Durchmusterungen haben ergeben, dass vergleichbare Asteroiden selten sind und weniger als 1% des Asteroidenhauptgürtels ausmachen. Die neuen Ergebnisse erklären nun, warum Lutetia so anders ist – sie ist eine der seltenen „Überlebenden“ der Ursprungsmaterials, aus dem sich die Gesteinsplaneten gebildet haben.

“Lutetia dürfte die größte Ansammlung dieser Art urtümlichen Materials darstellen. Damit ist sie das ideale Ziel für zukünftige Missionen, die Gesteinsproben zur Erde bringen könnten. Anhand dieses Materials könnte man die Entstehung der Gesteinsplaneten wie unserer Erde im Detail untersuchen”, schließt Vernazza.

Endnoten

[1] Das elektromagnetische Spektrum umfasst den gesamten Wellenlängenbereich elektromagnetischer Strahlung. Sichtbares Licht ist die bekannteste Form elektromagnetischer Strahlung; andere Strahlungsvarianten, die uns ebenfalls im alltäglichen Leben begegnen, sind Radio- und Mikrowellen sowie Infrarot-, UV- und Röntgenstrahlung.

[2] Die Raumsonde Rosetta ist auf dem Weg zu dem Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko und passierte Lutetia am 10. Juli 2010.

[3] Rosettas OSIRIS-Kamera lieferte Daten im UV-Bereich, das NTT der ESO Daten im sichtbaren Licht und die Infrared Telescope Facility der NASA auf Hawaii sowie das Spitzer Space Telescope Daten im nahen und mittleren Infrarot.

[4] Die Enstatit-Chondriten, auch E-Chondriten genannt, sind eine einzigartige Klasse von Meteoriten, die nur etwa 2% aller entdeckten Meteoriten ausmachen. Die ungewöhnliche Mineralogie und Chemie der E-Chondriten spricht für eine Entstehung in unmittelbarer Nähe zur Sonne. Messungen von Isotopenverhältnissen (in diesem Falle von Sauerstoff, Stickstoff, Ruthenium, Chrom und Titan) bestätigen das: Einzig E-Chondriten zeigen dieselbe Isotopenzusammensetzung wie das Erde-Mond-System. Das legt nahe, dass die Erde sich aus Enstatit-Chondriten-artigem Material gebildet hat und dass die E-Chondriten sich in derselben Entfernung von der Sonne gebildet haben wie die Erde.
Außerdem hat sich kürzlich herausgestellt, dass eine Entstehung aus Enstatit-Chondriten zu der ungewöhnlichen und zuvor nicht recht erklärbaren chemischen Zusammensetzung des Planeten Merkur passt. Das wiederum würde bedeuten, dass Merkur sich wie die Erde größtenteils aus Enstatit-Chondriten-artigem Material gebildet hat.

[5] Da alle drei inneren Planeten aus demselben Material entstanden sind, bleibt es ein Rätsel, warum sie sich so sehr unterscheiden.

[6] Dieser Prozess ähnelt absichtlichen nahen Vorbeiflügen an Planeten, so genannten Swing-by-Manövern, die man bei Raumsonden anwendet, um ihre Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung zu verändern.

[7] Einige Astronomen glauben, dass der Gasriese sich in der Frühzeit des Sonnensystems näher an der Sonne befunden und sich erst später an seine jetzige Position bewegt hat. Dieser Migrationsvorgang dürfte aufgrund der starken Anziehungskräfte Jupiters die Umlaufbahnen der anderen Objekte im inneren Sonnensystem durcheinandergebracht haben.

Weitere Informationen

Die hier vorgestellten Forschungsergebnisse erscheinen demnächst unter dem Titel “Asteroid (21) Lutetia as a remnant of Earth’s precursor planetesimals” in der Fachzeitschrift Icarus.

Die beteiligten Wissenschaftler sind P. Vernazza (Laboratoire d’Astrophysique de Marseille (LAM), Frankreich; European Southern Observatory), P. Lamy (LAM, Frankreich), O. Groussin (LAM, Frankreich), T. Hiroi (Department of Geological Sciences, Brown University, USA), L. Jorda(LAM, Frankreich), P.L. King (Institute for Meteoritics, University of New Mexico, USA), M.R.M. Izawa (Department of Earth Sciences, University of Western Ontario, Kanada), F. Marchis (SETI Institute, USA; IMCCE, Observatoire de Paris (OBSPM), Frankreich), M. Birlan (IMCCE, OBSPM, Frankreich) und R. Brunetto (Institut d'Astrophysique Spatiale, CNRS, Frankreich).

Die Europäische Südsternwarte ESO (European Southern Observatory) ist die führende europäische Organisation für astronomische Forschung und das wissenschaftlich produktivste Observatorium der Welt. Getragen wird die Organisation durch ihre 15 Mitgliedsländer: Belgien, Brasilien, Dänemark, Deutschland, Finnland, Frankreich, Italien, die Niederlande, Österreich, Portugal, Spanien, Schweden, die Schweiz, die Tschechische Republik und das Vereinigte Königreich. Die ESO ermöglicht astronomische Spitzenforschung, indem sie leistungsfähige bodengebundene Teleskope entwirft, konstruiert und betreibt. Auch bei der Förderung internationaler Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Astronomie spielt die Organisation eine maßgebliche Rolle. Die ESO betreibt drei weltweit einzigartige Beobachtungsstandorte in Nordchile: La Silla, Paranal und Chajnantor. Auf dem Paranal betreibt die ESO mit dem Very Large Telescope (VLT) das weltweit leistungsfähigste Observatorium für Beobachtungen im Bereich des sichtbaren Lichts und zwei Teleskope für Himmelsdurchmusterungen: VISTA, das größte Durchmusterungsteleskop der Welt, arbeitet im Infraroten, während das VLT Survey Telescope (VST) für Himmelsdurchmusterungen ausschließlich im sichtbaren Licht konzipiert ist. Die ESO ist der europäische Partner für den Aufbau des Antennenfelds ALMA, das größte astronomische Projekt überhaupt. Derzeit entwickelt die ESO ein Großteleskop der 40-Meter-Klasse für Beobachtungen im Bereich des sichtbaren und Infrarotlichts, das einmal das größte optische Teleskop der Welt werden wird, das European Extremely Large Telescope (E-ELT).

Die Übersetzungen von englischsprachigen ESO-Pressemitteilungen sind ein Service des ESO Science Outreach Network (ESON), eines internationalen Netzwerks für astronomische Öffentlichkeitsarbeit, in dem Wissenschaftler und Wissenschaftskommunikatoren aus allen ESO-Mitgliedsstaaten (und einigen weiteren Ländern) vertreten sind. Deutscher Knoten des Netzwerks ist das Haus der Astronomie in Heidelberg.

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Dies ist eine Übersetzung der ESO-Pressemitteilung eso1144.

Über die Pressemitteilung

Pressemitteilung Nr.:eso1144de-ch
Name:Asteroid (21) Lutetia
Typ:• Solar System : Interplanetary Body : Asteroid
Facility:New Technology Telescope
Science data:2011Icar..216..650V

Bilder

An image of the strange asteroid Lutetia from the ESA Rosetta probe
An image of the strange asteroid Lutetia from the ESA Rosetta probe
nur auf Englisch
Artist's impression of the asteroid Lutetia making a close approach to a planet in the early Solar System
Artist's impression of the asteroid Lutetia making a close approach to a planet in the early Solar System
nur auf Englisch
Artist's impression of the development of the Solar System
Artist's impression of the development of the Solar System
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Videos

The unusual history of the asteroid Lutetia
The unusual history of the asteroid Lutetia
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Siehe auch