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MASCOT
C-Klasse-Asteroiden poröser als angenommen
Redaktion / Pressemitteilung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt
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16. Juli 2019

Ryugu und andere Asteroiden der häufig vorkommenden "C-Klasse" bestehen aus poröserem Material als bisher angenommen. Kleine Bruchstücke ihres Materials sind deshalb zu fragil, um bei einer Kollision mit der Erde den Eintritt in die Atmosphäre zu überstehen. Die Forscher folgerten dies aus Messungen, die der Lander MASCOT auf dem Asteroiden Ryugu gemacht hat.

Ryugu

Nahaufnahme des von MASCOT untersuchten Steins auf Ryugu: Der gelbe Pfeil zeigt die Beleuchtungsrichtung, die gepunktete Linie trennt den beobachteten Stein vom Hintergrund. Das rot eingefärbte Gebiet zeigt den Teil des Steins, in dem vom Radiometer MARA die Oberflächentemperatur gemessen wurde, die gestrichelte Line zeigt einen Vorsprung im Stein. Der Maßstab in der Mitte des Bildes zeigt die Dimensionen in dieser Entfernung von der Kamera. Aufgenommen hat das Bild die DLR-Kamera MASCAM auf MASCOT. Bild: MASCOT /  DLR / JAXA [Großansicht]

Am 3. Oktober 2018 landete MASCOT (Mobile Asteroid Surface Scout) im Rahmen der japanischen Hayabusa2-Mission auf dem knapp einen Kilometer großen Asteroiden Ryugu und sendete spektakuläre Bilder und physikalische Messungen von der Asteroidenoberfläche zur Erde. "Ryugu hat uns überrascht", sagt Dr. Matthias Grott, wissenschaftlicher Leiter des Radiometerexperiments MARA vom DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin und Erstautor der Studie. "Wir sehen auf dem Asteroiden ausschließlich größere Brocken, die hochporös und wahrscheinlich sehr fragil sind."

Frühere teleskopische Infrarot-Aufnahmen solch kohlenstoffreicher Asteroiden von der Erde aus interpretierten die Forscher in Hinblick auf ihre thermischen Eigenschaften als Körper, die von sand- bis kieselgroßen Partikeln bedeckt sind. Insgesamt haben neben den internationalen Partnern 21 DLR-Wissenschaftler aus verschiedenen Instituten in Berlin, Bremen und Köln an der Studie mitgewirkt. "MASCOT hat die breiten Kompetenzen des DLR in der Raumfahrtforschung zusammengebracht von der Entwicklung, Erprobung und zuverlässigen Integration bis zur Expertise in der wissenschaftlichen Erkundung des Sonnensystems", sagt Prof. Hansjörg Dittus, DLR-Vorstand für Raumfahrtforschung und -technologie. "Die ersten veröffentlichten Ergebnisse stellen dies eindrucksvoll unter Beweis."

Bisher wurden auf der Erde nur wenige sogenannte chondritische Meteorite gefunden, die als Bruchstücke zu den sehr häufig im Sonnensystem vorkommenden C-Typ Asteroiden passen (das "C" steht für das chemische Symbol für das Element Kohlenstoff). Chondren sind kleine, millimetergroße Gesteinskügelchen, die sich im solaren Urnebel vor 4,5 Milliarden Jahren gebildet haben und als Urbausteine der Planetenentstehung gelten. "Wir können nun bestätigen, dass Bruchstücke dieser Asteroiden sehr wahrscheinlich beim Eintritt in die Erdatmosphäre weiter zerfallen und in der Folge meist vollständig verglühen, so dass es nur die größten Bruchstücke heil bis auf die Erdoberfläche schaffen", erklärt Grott. "Das ist der Grund, warum Meteoritenfunde als Zeugen dieses Asteroidentyps auf der Erde so selten sind."

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Die ausgesprochen gute Nachricht: Dies bedeutet auch, dass die Erdatmosphäre einen erhöhten Schutz der Erde vor den häufig vorkommenden C-Typ-Asteroiden bietet, die immerhin 75 Prozent aller Asteroiden stellen. Ryugu selbst ist ein C-Klasse-Asteroid, ein als kohlenstoffreich eingeschätzter Vertreter der ältesten Körper des viereinhalb Milliarden Jahre alten Sonnensystems: ein "Urbaustein" der Planetenentstehung und in diesem Falle auch einer von 17.000 bekannten erdbahnkreuzenden Asteroiden. Bis zu welcher Asteroidengröße dieser Schutz wirksam ist, müssten aber weitere Forschungsarbeiten erst noch zeigen.

Das internationale Forscherteam um Dr. Matthias Grott hatte auf Ryugu während dessen etwa siebeneinhalbstündigen Tagesganges das Ansteigen und Abfallen der Oberflächentemperatur bestimmt, indem die von der Oberfläche bei Tag und Nacht abgestrahlte Infrarotstrahlung mit dem Radiometer MARA gemessen wurde. Aus den MARA-Messungen ließen sich die thermischen Eigenschaften sowie die Festigkeit des Materials schlussfolgern. Die Daten von MASCOT wurden zur japanischen Raumsonde Hayabusa2 übertragen. Dabei befand sich die Sonde in einer Beobachterposition drei Kilometer über dem Asteroiden. Von dort wurden alle Messungen und Betriebsdaten von MASCOT zur Erde übermittelt.

MASCOT landete am 3. Oktober 2018 im freien Fall mit Schrittgeschwindigkeit auf Ryugu. Sechs Minuten nach dem Abtrennen von Hayabusa2 in 42 Meter Höhe berührte das Landemodul am Ende einer ballistischen Flugbahn zum ersten Mal den Boden des Asteroiden Ryugu und hüpfte mehrere Meter weiter, ehe das zehn Kilogramm schwere Experimentenpaket zur Ruhe kam. Auf der Oberfläche bewegte sich MASCOT mithilfe eines rotierenden Schwungarms fort. So konnte MASCOT auf die "richtige" Seite gedreht werden und sogar Sprünge auf der Asteroidenoberfläche vollführen. Insgesamt war MASCOT 17 Stunden auf Ryugu aktiv, eine Stunde mehr, als vorausberechnet.

Ryugu hat nur ein 66.500stel der Anziehungskraft der Erde, sodass der kleine Schwung hierfür ausreichte: Eine technische Innovation für eine ungewöhnliche Form der Mobilität auf einer Asteroidenoberfläche. Aktuell dauert die Mission Hayabusa2 am Asteroiden Ryugu noch bis Ende dieses Jahres an, mit dem Ziel, Proben des Asteroidenmaterials bis Ende 2020 zur Erde zurück zu bringen. Vor wenigen Tagen hatte Hayabusa2 zum zweiten Mal erfolgreich Proben des Asteroiden genommen.

Hayabusa2 ist eine Weltraummission der japanischen Raumfahrtagentur JAXA zum erdnahen Asteroiden Ryugu. Der deutsch-französische Lander MASCOT an Bord von Hayabusa2 wurde vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in enger Kooperation mit der französischen Raumfahrtagentur CNES (Centre National d'Études Spatiales) entwickelt und gebaut. Über ihre Ergebnisse berichten die Wissenschaftler in einem Fachartikel, der jetzt in Nature Astronomy erschienen ist. 

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