Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wassereis im Asteroidengürtel: Herschel weist Wasserdampf auf Ceres nach

23.01.2014
Mit detaillierten Beobachtungen von Ceres konnte erstmals Wasser auf diesem Asteroiden direkt nachgewiesen werden.

Ein internationales Astronomenteam, darunter Thomas Müller vom Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, fanden den „Fingerabdruck“ von Wasser in einigen Ceres-Spektren, aufgenommen mit dem Herschel-Weltraumobservatorium.


Künstlerische Darstellung des Asteroiden Ceres auf seiner Umlaufbahn um die Sonne mit Wasserdampf.

Credit: IMCCE-Observatoire de Paris / CNRS / Y.Gominet

Außerdem scheint es, dass die Menge an Wasserdampf entlang der Umlaufbahn variiert; näher an die Sonne verstärkt sich das Signal. Während dieses Ergebnis frühere Hinweise bestätigt, dass es Wassereis im Asteroidengürtel gibt, wirft es neue Fragen hinsichtlich der Entstehung und der Verteilung von Wasser in unserem Sonnensystem auf.

Genau wie auf der Erde die sogenannte „Schneelinie“ im Gebirge höhere, kalte Regionen von den unteren, wärmeren Gebieten trennt, in denen sich kein Eis und Schnee halten kann, gibt es auch im Sonnensystem (und jedem anderen Planetensystem) eine derartige Grenze: die inneren Regionen nahe der Sonne sind – zumindest in der frühen Entstehungsphase der Planeten - zu heiß für stabile Wasser- bzw. Eisreservoirs.

Diese „Eisgrenze“ verläuft bei etwa fünf Astronomischen Einheiten (~ 750 Millionen km) und man erwartet folglich Wassereis nur bei Körpern, die außerhalb dieser Grenze entstanden sind, also bei den äußeren Planeten, Kometen, Kleinkörpern oder Objekten im Kuipergürtel jenseits von Neptun bis an die Grenzen des Sonnensystems in der Oortschen Wolke.

Allerdings sind in den letzten Jahren einige Indizien aufgetaucht, dass auch Kleinkörper im Asteroidengürtel, also nur etwa zwei bis drei Astronomische Einheiten von der Sonne entfernt, Eisbestandteile enthalten. Einige dieser Objekte zeigen sporadisch kometenähnliche Ausbrüche; einige Astronomen sprechen deshalb auch von der “Kometenfamilie im Asteroidengürtel”. Ein direkter Wassernachweis konnte aber bisher noch nicht gefunden werden.

Ein internationales Wissenschaftlerteam mit Thomas Müller vom MPE fand nun bei detaillierten Beobachtungen von Ceres, dem größten Objekt im Asteroidengürtel, eindeutige Spuren von Wasser. Mit dem HIFI-Instrument auf dem Infrarotsatelliten Herschel konnten die Wissenschaftler über einen Zeitraum von mehreren Monaten Spektren aufnehmen, die den eindeutigen Fingerabdruck von Wasserdampf enthalten.

„Die Intensität der Wasserlinie hängt dabei mit regional begrenzten, dunkleren Gebieten auf der Oberfläche zusammen; diese sind entweder wärmer oder Krater, bei denen durch einen Einschlag tiefer liegende Eisschichten freigelegt wurden“, führt Thomas Müller aus. „Außerdem konnten wir auch 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.“

Ceres ist insgesamt ein sehr dunkler Körper, der nur etwa 10% des Sonnenlichts reflektiert; helle Eisflächen sind dort nicht zu finden. Das Wasser bzw. Eis muss also unter einer Staub bzw. Geröllschicht verborgen sein und kann wahrscheinlich nur an wenigen Stellen, bei denen sich das Eis relativ nahe unter der Oberfläche befindet, austreten. 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.

Da nun der Wassernachweis auf Ceres gelungen ist, bleibt noch die Frage nach dem Ursprung. 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.

Die Kugelform und der innere differenzierte Aufbau (mit Kern, Mantel und Kruste) sprechen eher für eine schnelle Entstehung in den Anfangszeiten des Sonnensystems. Es gibt aber noch eine dritte Theorie, die von einer Entstehung in größerer Entfernung von der Sonne und außerhalb der "Eisgrenze" ausgeht. Hierbei fehlt allerdings bisher eine überzeugende Lösung, wie dieser Asteroid dann in ins Innere des Sonnensystems gewandert ist.

Eisobjekte werden in den nächsten Jahren mit der Rosetta-Mission (zum Kometen Tschurjumow-Gerasimenko), der DAWN Mission (zu Ceres) und der New-Horizons-Mission (zum Pluto-System) vermehrt in den Fokus der Forschung rücken und Ceres spielt als sonnennächster Eiskörper dabei eine wichtige Rolle. Thomas Müller ist gespannt: "Ceres könnte der Schlüssel sein, dass wir die Eis- und Wasserverteilung im Sonnensystem verstehen. Gleichzeitig steigt dieser größte Asteroid auch in die Kategorie der potentiellen Kandidaten für extraterrestrisches Leben auf, zusammen mit dem Jupitermond Europa und dem Saturnmond Enceladus. Wenn die DAWN-Mission der NASA 2015 bei Ceres ankommen wird, können wir mit weiteren Erkenntnissen rechnen, vielleicht auch zum Ursprung des Wassers in unserem Sonnensystem."

Diese Forschung ist Teil des Programms "Measurements of 11 Asteroids and Comets Using Herschel (MACH-11, PI: Laurence O' Rourke, ESA)". Im Rahmen dieses Programms nutzten die Astronomen das Herschel-Weltraumobservatorium um kleine Körper zu beobachten, die das Ziel von vergangenen oder zukünftigen Raumsonden sind.

Originalveröffentlichung:
Localised sources of water vapour on dwarf planet Ceres
Michael Küppers, Laurence O’Rourke, Dominique Bockelée-Morvan, Vladimir Zakharov, Seungwon Lee, Paul von Allmen, Benoît Carry, David Teyssier, Anthony Marston, Thomas Müller, Jacques Crovisier, M. Antonietta Barucci, Raphael Moreno

Nature 2013, accepted; publication date: Jan. 23, 2014

Kontakt
Dr. Hannelore Hämmerle
MPE Pressesprecherin
Telefon: +49 (0)89 30000 3980
E-Mail: pr@mpe.mpg.de
Dr. Thomas Müller
Telefon: (+49 89) 30000-3499
E-Mail: tmueller@mpe.mpg.de

Dr. Hannelore Hämmerle | MPE
Weitere Informationen:
http://www.mpe.mpg.de/5294829/News_20140123

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Topologische Isolatoren: Neuer Phasenübergang entdeckt
17.10.2017 | Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH

nachricht Vorhersagen bestätigt: Schwere Elemente bei Neutronensternverschmelzungen nachgewiesen
17.10.2017 | GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

Ob als Smartphone-App für die Fahrkarte im Nahverkehr, als Geldwertkarten für das Schwimmbad oder in Form einer Bonuskarte für den Supermarkt: Für viele gehören „elektronische Geldbörsen“ längst zum Alltag. Doch vielen Kunden ist nicht klar, dass sie mit der Nutzung dieser Angebote weitestgehend auf ihre Privatsphäre verzichten. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entsteht ein sicheres und anonymes System, das gleichzeitig Alltagstauglichkeit verspricht. Es wird nun auf der Konferenz ACM CCS 2017 in den USA vorgestellt.

Es ist vor allem das fehlende Problembewusstsein, das den Informatiker Andy Rupp von der Arbeitsgruppe „Kryptographie und Sicherheit“ am KIT immer wieder...

Im Focus: Neutron star merger directly observed for the first time

University of Maryland researchers contribute to historic detection of gravitational waves and light created by event

On August 17, 2017, at 12:41:04 UTC, scientists made the first direct observation of a merger between two neutron stars--the dense, collapsed cores that remain...

Im Focus: Breaking: the first light from two neutron stars merging

Seven new papers describe the first-ever detection of light from a gravitational wave source. The event, caused by two neutron stars colliding and merging together, was dubbed GW170817 because it sent ripples through space-time that reached Earth on 2017 August 17. Around the world, hundreds of excited astronomers mobilized quickly and were able to observe the event using numerous telescopes, providing a wealth of new data.

Previous detections of gravitational waves have all involved the merger of two black holes, a feat that won the 2017 Nobel Prize in Physics earlier this month....

Im Focus: Topologische Isolatoren: Neuer Phasenübergang entdeckt

Physiker des HZB haben an BESSY II Materialien untersucht, die zu den topologischen Isolatoren gehören. Dabei entdeckten sie einen neuen Phasenübergang zwischen zwei unterschiedlichen topologischen Phasen. Eine dieser Phasen ist ferroelektrisch: das bedeutet, dass sich im Material spontan eine elektrische Polarisation ausbildet, die sich durch ein äußeres elektrisches Feld umschalten lässt. Dieses Ergebnis könnte neue Anwendungen wie das Schalten zwischen unterschiedlichen Leitfähigkeiten ermöglichen.

Topologische Isolatoren zeichnen sich dadurch aus, dass sie an ihren Oberflächen Strom sehr gut leiten, während sie im Innern Isolatoren sind. Zu dieser neuen...

Im Focus: Smarte Sensoren für effiziente Prozesse

Materialfehler im Endprodukt können in vielen Industriebereichen zu frühzeitigem Versagen führen und den sicheren Gebrauch der Erzeugnisse massiv beeinträchtigen. Eine Schlüsselrolle im Rahmen der Qualitätssicherung kommt daher intelligenten, zerstörungsfreien Sensorsystemen zu, die es erlauben, Bauteile schnell und kostengünstig zu prüfen, ohne das Material selbst zu beschädigen oder die Oberfläche zu verändern. Experten des Fraunhofer IZFP in Saarbrücken präsentieren vom 7. bis 10. November 2017 auf der Blechexpo in Stuttgart zwei Exponate, die eine schnelle, zuverlässige und automatisierte Materialcharakterisierung und Fehlerbestimmung ermöglichen (Halle 5, Stand 5306).

Bei Verwendung zeitaufwändiger zerstörender Prüfverfahren zieht die Qualitätsprüfung durch die Beschädigung oder Zerstörung der Produkte enorme Kosten nach...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Dezember 2017

17.10.2017 | Veranstaltungen

Intelligente Messmethoden für die Bauwerkssicherheit: Fachtagung „Messen im Bauwesen“ am 14.11.2017

17.10.2017 | Veranstaltungen

Meeresbiologe Mark E. Hay zu Gast bei den "Noblen Gesprächen" am Beutenberg Campus in Jena

16.10.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Sicheres Bezahlen ohne Datenspur

17.10.2017 | Informationstechnologie

Pflanzen gegen Staunässe schützen

17.10.2017 | Biowissenschaften Chemie

Den Trends der Umweltbranche auf der Spur

17.10.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz