Zwergplanet Ceres sprüht Wasserdampf ins All
Mit dem ESA-Teleskop Herschel haben Wissenschaftler Wasserdampf um den Zwergplaneten Ceres entdeckt. Es ist das erste Mal, dass man im Asteroidengürtel unseres Sonnensystems Wasser eindeutig nachweisen konnte. Woher es kommt, ist noch unklar.
Zwergplanet Ceres bewegt sich im Asteroidengürtel unseres Sonnensystems. Sein Durchmesser beträgt 950 Kilometer. Der Wassernachweis ist der Beleg dafür, dass Ceres eine eisige Oberfläche und eine Atmosphäre hat.
Foto: ESA
Im Asteroidengürtel unseres Sonnensystems, der zwischen den Umlaufbahnen von Mars und Jupiter verläuft, ist Ceres das größte der bisher erfassten 600.000 Objekte. Mit seinen 950 Kilometern Durchmesser und seiner sphärischen Form zählt Ceres, genau wie Pluto, zu den fünf sogenannten Zwergplaneten.
Wie Oberfläche und chemische Zusammensetzung von Ceres genau aussehen, war bisher weitgehend unklar. Vermutet haben Astronomen zwar schon länger, dass der Kleinplanet aus einem steinigen Kern besteht, der von einer eisigen Hülle umgeben ist. Einem internationalen Forscherteam ist es nun aber erstmals gelungen, Wasser nachzuweisen – mit Hilfe von Herschel, dem Teleskop der Europäischen Weltraumorganisation ESA.
Ceres produziert etwa sechs Kilogramm Wasserdampf pro Sekunde
„Es ist das erste Mal, dass wir Wasser innerhalb des Asteroidengürtels entdeckt haben und der Beweis dafür, dass Ceres eine eisige Oberfläche und eine Atmosphäre hat“, erklärt Michael Küppers vom europäischen Weltraumastronomiezentrum in Spanien. Gemeinsam mit seinen Kollegen, darunter auch der Deutsche Thomas Müller vom Max-Planck-Institut für Extraterrestrische Physik in Garching, veröffentlichte Küppers nun seine bemerkenswerte Entdeckung im Fachblatt Nature.
Vier Mal hatten die Wissenschaftler den Zwergplaneten zwischen November 2011 und März 2013 ins Visier genommen. Weil das ESA-Teleskop Herschel im Infrarotbereich beobachtete, war es für die spezielle Suche besonders geeignet – denn Wasserdampf absorbiert infrarote Strahlung.
Das Weltraumteleskop Herschel der Europäischen Weltraumorganisation ESA beobachtet im Infrarotbereich. Es eignet sich bei der Suche, da Wasserdampf infrarote Strahlung absorbiert.
Quelle: ESA
Tatsächlich konnten Küppers und seine Kollegen Spektren aufnehmen, die eindeutig den Fingerabdruck von Wasserdampf enthalten. Dabei stellten sie auch eine Veränderung dieser Absorption entlang der Umlaufbahn fest. „Wir konnten nachverfolgen, wie sich die Wassermenge ändert, wenn sich der Asteroid auf seiner Bahn um die Sonne bewegt. Auf den sonnennäheren Bahnabschnitten nimmt die Wassermenge zu, in den weiter entfernten Abschnitten wieder ab“, erläutert Thomas Müller vom MPI in Garching.
Die Wissenschaftler vermuten, dass etwa sechs Kilogramm Wasserdampf pro Sekunde auf Ceres entstehen. Das Wasser kommt aus zwei Regionen, die um fünf Prozent dunkler sind als der Rest der Planetenoberfläche. Das könnte damit zusammenhängen, dass hier mehr Sonnenlicht absorbiert wird, was die Stellen stärker erwärmt und das Eis verdampfen lässt.
Das Eis, so vermuten die Wissenschaftler, liegt wahrscheinlich unter einer Staub- und Geröllschicht. Diese Isolationsschicht ist wohl auch dafür verantwortlich, dass überhaupt Eis auf Ceres überleben kann. Aufgrund der hohen Sonnenintensität hätte Eis direkt auf der Oberfläche nur eine sehr kurze Lebensdauer.
Möglicherweise kommt das Wasser auf Ceres aus Geysiren oder Kryovulkanen
Nun ist zwar der Wassernachweis gelungen, aber die Frage nach dem Ursprung ist damit noch nicht beantwortet. Entstand der Asteroid in der Anfangsphase des Sonnensystems aus einem Gemisch aus lokalen Gesteinsbrocken und fernen Eiskörpern, die aus dem äußeren Sonnensystem kamen? Wie konnte das Eis dann die hohen Temperaturen unbeschadet überstehen?
Oder wurde das Wassereis auf Ceres erst zu einer späteren und sehr aktiven Phase des Sonnensystems in Form von eisigen Kleinkörpern nachgeliefert? Spuren dieser späten Bombardierungsphase zeigen sich heute noch als Krater auf dem Mond. Wahrscheinlich wurde auch das Wasser in unseren Ozeanen erst in dieser Zeit von Kometen auf die Erde geliefert. Ceres könnte danach also trocken entstanden sein und erst etwa 700 Millionen Jahre später Wassereis erhalten haben.
Als weitere Möglichkeit ziehen die Wissenschaftler auch die Existenz von Geysiren oder Kryovulkanen in Betracht. Diese Eisvulkane bilden sich nur bei niedrigen Temperaturen und speien keine Lava aus, sondern leicht schmelzbare Substanzen wie Methan, Kohlenstoffdioxid, Wasser oder Ammoniak, die im Inneren des Planeten in gefrorenem Zustand vorliegen. Eine andere Theorie geht von einer Entstehung in größerer Entfernung von der Sonne aus. Hierbei fehlt allerdings bisher eine überzeugende Lösung, wie dieser Asteroid dann ins Innere des Sonnensystems gewandert ist.
Weitere Informationen über Ceres soll die Dawn-Mission der NASA bald bringen. Die Sonde, die von der NASA 2007 auf den Weg geschickt wurde, soll neben Ceres auch den zweitgrößten Asteroiden Vesta beobachten. Anfang 2015 wird Dawn ihr Ziel erreichen und die Oberfläche von Ceres sowie die Aktivität des Wassers genauer untersuchen.
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