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HERSCHEL
Wasserdampf um Zwergplanet Ceres
von Stefan Deiters
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24. Januar 2014

Im kommenden Jahr erreicht die NASA-Sonde Dawn den Zwergplaneten Ceres, das größte Objekt im Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter. Der Besuch könnte nun noch interessanter werden als gehofft: Mithilfe des ESA-Infrarot-Weltraumteleskops Herschel haben Astronomen nämlich jetzt Wasserdampf um Ceres entdeckt. Es ist der erste eindeutige Nachweis von Wasser bei einem Objekt des Asteroidengürtels.

Ceres

Mithilfe des Weltraumteleskops Herschel wurde Wasserdampf um den Zwergplaneten Ceres entdeckt. Bild: ESA/ATG medialab

Mit einem Durchmesser von 950 Kilometern ist Ceres das größte Objekt im Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter. Im Gegensatz zu den anderen Asteroiden verfügt Ceres zudem über ein kugelförmiges Aussehen und gilt damit offiziell - wie beispielsweise auch Pluto - als Zwergplanet. Astronomen vermuten, dass Ceres über einen Gesteinskern verfügt, der von einem Mantel aus Eis umgeben ist.

Wie dieser und andere Asteroiden aber genau aufgebaut sind und woraus ihre Oberfläche besteht, hat Bedeutung über die Erforschung des Asteroidengürtels hinaus: Bei der Entstehung des Sonnensystems vor rund 4,6 Milliarden Jahren dürfte es nämlich im inneren Bereich, wo heute die Planeten Merkur, Venus, Erde und Mars kreisen, so heiß gewesen, dass Wasser hier nicht kondensieren konnte.

Doch wie ist dann das Wasser beispielsweise auf die Erde gekommen? Astronomen haben Asteroiden und Kometen in Verdacht. Als diese über einen längeren Zeitraum in der Frühphase des Sonnensystems immer wieder auf den inneren Planeten einschlugen, gelangte damit auch Wasser auf diese Planeten. Doch während man von Kometen inzwischen weiß, dass sie Wassereis enthalten, gab es bei Asteroiden bislang lediglich Indizien dafür - etwa in Form von kometenähnlicher Aktivität bei einigen Asteroiden. Ein definitiver Nachweis von Wasserdampf fehlte bislang.

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Bei Beobachtungen von Ceres mit dem Spektrometers HIFI (Heterodyne Instrument for Far Infrared) an Bord des ESA-Infrarot-Weltraumteleskops Herschel entdeckten Wissenschaftler nun Hinweise darauf, dass Wasserdampf von der eisigen Oberfläche des Asteroiden ins All strömt. "Es ist das erste Mal, dass Wasser im Asteroidengürtel entdeckt wurde und liefert den Beweis dafür, dass Ceres eine eisige Oberfläche und eine Atmosphäre hat", so Michael Küppers vom European Space Astronomy Centre der ESA.

Auf den Ursprungsort des Wasserdampfs auf der Oberfläche schlossen die Astronomen aus der zeitlichen Variation des Wassersignals während der neunstündigen Drehung des Asteroiden um die eigene Achse. Praktisch alle Signale von Wasser kamen aus zwei bestimmten Regionen auf der Oberfläche.

"Wir schätzen, dass rund sechs Kilogramm Wasserdampf pro Sekunde entstehen, so dass nur ein kleiner Teil der Oberfläche von Ceres mit Wassereis bedeckt sein müsste", erklärt Laurence O'Rourke, der für die Beobachtungen von Kometen und Asteroiden mit Herschel verantwortlich war. "Das passt gut zu den zwei eng begrenzten Strukturen auf der Oberfläche, die wir entdeckt haben." Der Wasserdampf dürfte vermutlich durch Sublimation entstehen, also durch den direkten Übergang von Eis zu Gas. Dabei wird dann Staub von der Oberfläche mitgerissen, was wiederum frisches Eis im Untergrund freilegt, so dass der Prozess weitergehen kann.

Die beiden Regionen, von denen der Wasserdampf auszugehen scheint, sind etwa fünf Prozent dunkler als die übrige Ceres-Oberfläche. Sie dürften also mehr Sonnenlicht absorbieren und damit wärmer sein, wodurch die Sublimation von Wassereisvorkommen hier effektiver abläuft. Alternativ könnte es auch sogenannte Eisvulkane auf Ceres geben, die Wasserdampf ins All blasen.

Das Schöne an den in dieser Woche in einem Fachartikel in der Wissenschaftszeitschrift Nature vorgestellten Beobachtungen ist, dass sich der tatsächliche Ursprung des Wasserdampfs schon im kommenden Jahr wird klären lassen: Dann wird nämlich die NASA-Sonde Dawn in einen Orbit um Ceres einschwenken und den Zwergplaneten gründlich untersuchen. 

Die Beobachtungen mit dem Weltraumteleskop Herschel, das inzwischen außer Dienst gestellt wurde, waren zwischen November 2011 und März 2013 gemacht worden.

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Herschel entdeckt Wasserdampf um Zwergplanet Ceres. Diskutieren Sie mit anderen Lesern im astronews.com Forum.
siehe auch
Zwergplaneten: Stammt Ceres aus dem Kuiper-Gürtel? - 12. August 2008
Hubble: Neue Bilder von Ceres und Vesta - 27. Juni 2007
Dawn: Mission zu Vesta und Ceres wiederbelebt - 29. März 2006
Ceres: Größter Asteroid ein Mini-Planet? - 8. September 2005
Asteroiden: Riesenkrater auf Ceres? - 2. November 2001
Links im WWW
Herschel, Seite der ESA
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