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NASA-Raumsonde Dawn Ceres aus nächster Nähe

Die Raumsonde Dawn umkreist den Zwergplaneten Ceres und nimmt seine zerklüftete Oberfläche ins Visier. In den detaillierten Aufnahmen haben Forscher Wassereis, Salze und einen Vulkan entdeckt.

Stand: 23.11.2016

Seit Dezember 2015 umkreist die NASA-Sonde Dawn den Zwergplaneten Ceres. Zeitweise betrug der Abstand zur Oberfläche nur 385 Kilometer. Dawn schickt scharfe Fotos zur Erde: Mit einer Auflösung von 35 Metern pro Pixel werden Details erkennbar, die es manchmal in sich haben.

Im Occator-Krater verdampft gefrorenes Wasser

Der Occator-Krater auf Ceres: die hellste Struktur auf dem Zwergplaneten

Am verblüffendsten sind die vielen weißen Flecken, die Dawn schon während des Anflugs auf Ceres entdeckt hat. Mehr als 130 solcher auffallend heller Stellen wurden bislang gezählt. Der hellste Fleck findet sich in der Mitte des sogenannten Occator-Kraters, einem Meteoriteneinschlagskrater von rund neunzig Kilometern Durchmesser. Auf Aufnahmen, die Dawn vom Kraterinneren gemacht hat, lässt sich bei Sonneneinstrahlung Dunst über dem Kraterboden erkennen. Der Nebel deutet darauf hin, dass sich nahe der Oberfläche gefrorenes Wasser befindet, welches durch Spalten emporsteigt und dabei kleine Partikel mitreißt. "Es ist eine Art langsames Ausdünsten", berichtete Andreas Nathues, wissenschaftlicher Leiter des Dawn-Kamera-Teams vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) im Dezember 2015.

"Wir sehen aktuell wahrscheinlich Überreste eines Verdunstungsprozesses, der an verschiedenen Stellen verschieden weit fortgeschritten ist. Möglicherweise handelt es sich dabei um das Endstadium einer vormals noch aktiveren Periode."

Andreas Nathues vom Max-Planck-Institut, wissenschaftlicher Leiter des Dawn-Kamera-Teams.

Mineralsalze in Kraternähe

Rot markiert: einige der 130 hellen Flecken auf Ceres. Oben links sieht man den Occator-Krater, oben rechts ist der Oxo-Krater.

Das Licht, das die hellen Stellen auf Ceres ins All reflektieren, unterscheidet sich von dem aus anderen, dunkleren Regionen. Es enthält zum Beispiel einen größeren Anteil an blauem Licht. Vergleiche mit verschiedensten Materialien, die die Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für Sonnenforschung im Labor untersucht haben, ließen schon länger darauf schließen, dass sich dort auch Mineralsalze befinden. "Ceres' Salze treten an der Oberfläche stark lokalisiert auf", berichtet Martin Hoffmann vom MPS. Fast alle Fundorte liegen in oder in der Nähe von größeren und kleineren Kratern. Der eishaltige Occator-Krater ist ein junges Exemplar, die Wissenschaftler schätzen ihn wegen seines scharfkantigen Rands und die wenigen Einschläge am Boden auf circa 78 Millionen Jahre.

Ein besonderes Salz: Soda

Natriumkarbonat auf Ceres

Maria Cristina De Sanctis vom Institut für Astrophysik in Rom und Forschungsleiterin für das Infrarot-Spektrometer der Sonde Dawn hat die chemische Zusammensetzung der Mineralien im Occator-Krater untersucht. Das Ergebnis verkündete sie Ende Juni 2016: Es handelt sich dabei größtenteils um Natriumkarbonat, ein Salz der Kohlensäure, auch als Soda bekannt. Ebenfalls nachweisen konnte sie kleine Anteile von Silikatmineralen und Ammoniumkarbonat.

Auch der Oxo-Krater ist ein eisiger Jungspund

Der Oxo-Krater auf Ceres besitzt einen Durchmesser von zehn Kilometern.

Die neuesten Ergebnisse stammen von Anfang September 2016. Sie lassen auch in Ceres' zweithellster Struktur, dem etwa zehn Kilometer großen Oxo-Krater, auf Eis schließen. Oxo ist wie der sehr helle Occator vergleichsweise jung. Auch bei ihm wurde austretender Dunst entdeckt. "Wir sehen hier wahrscheinlich an der Oberfläche frei liegendes Eis", erklärt Andreas Nathues.

Eis verdampft, Salz bleibt zurück

Bei wasserlosen Kratern stammt die helle Färbung wahrscheinlich von Mineralsalzen, die im Laufe der Zeit ausgetrocknet sind. "Die plausibelste Interpretation unserer Ergebnisse ist, dass sich unter der Oberfläche von Ceres zumindest stellenweise eine Mischung aus Eis und Salzen erstreckt", fasst Andreas Nathues zusammen. Durch Asteroideneinschläge könnte das Material freigelegt werden. Dann verdampft das Eis nach und nach, das Salz bleibt zurück.

Wieviel Wassereis gibt es auf Ceres?

Illustration der Dawn-Sonde

Nathues schätzt, dass der Wassereisgehalt in Ceres' Mantel und an der Oberfläche rund 25 Prozent ausmachen könnte. Ein Forscherteam um Michael Bland vom U.S. Geological Survey in Flagstaff, Arizona, vermutet im Juni 2016 nicht mehr als vierzig Prozent Wassereis unter der Ceres-Oberfläche. Bei einem hohen Anteil von Wassereis direkt unter der Oberfläche würden die Einschlagskrater in geologisch vergleichsweise kurzen Zeiträumen langsam zerfließen, viele der beobachteten Krater auf Ceres seien jedoch Milliarden Jahre alt. Der Rest sei eine Mischung aus Gestein und Salzen.

Wo gibt es Wasser im Sonnensystem?

Ceres im Asteroiden-Hauptgürtel

Die Frage, wo und wie Wasser überhaupt auf Planeten vorkommt, ist deshalb interessant, weil sie etwas mit dem Unterschied zwischen Gas- und Gesteinsplaneten zu tun hat. Denn vor 4,5 Milliarden Jahren ist das meiste Wasser von den sonnennahen Planeten Merkur, Venus, Erde und Mars verdampft. Ursprünglich konnte sich Wasser nur fern der Sonne in größeren Mengen halten, beispielsweise bei den Gasplaneten. Das Wasser, über das wir heute auf der Erde so reichlich verfügen, kam erst später wieder auf unseren Planeten.

Kilometerhoher Vulkan auf Ceres

Der allein stehende Vulkan Ahuna Mons auf Ceres fällt auf.

Ceres besitzt auch einen Vulkan: Wissenschaftler entdeckten einen etwa vier bis fünf Kilometer hohen isolierten Bergkegel, dessen Form stark irdischen Vulkanen ähnelt. Im September 2016 berichtet ein Team vom MPS, dass es sich dabei jedoch nicht wie bei uns um silikatischen Vulkanismus handeln kann, bei dem Gestein schmilzt und an die Oberfläche dringt. "Die von Ahuna Mons ausgeworfene Lava besteht aus flüssigem Wasser, Eis, silikatischen Partikeln sowie im Wasser gelösten Salzen", berichtet Thomas Platz, wissenschaftlicher Mitarbeiter im Dawn-Kamerateam. Ahuna Mons ist demnach ein sogenannter Kryovulkan. Da aus Ahuna Mons geschmolzenes Eis aufsteigt, muss es unter Ceres' Oberfläche warm sein. Woher diese Wärme kommt, ist noch unklar.

Weil sich um den Bergkegel nur wenige Einschlagskrater finden, attestieren die Forscher Ahuna Mons ein Alter von etwa 70 bis 200 Millionen Jahren. Ceres, der vor rund 4,6 Milliarden Jahren entstanden ist, könnte demnach noch bis vor relativ kurzer Zeit aktiv gewesen sein.

Weltraumkamera aus Deutschland

Ein wesentlicher Teil der Technik an Bord der Raumsonde Dawn stammt aus Deutschland: Das Kamerasystem wurde unter Leitung des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung in Göttingen in Zusammenarbeit mit dem Institut für Planetenforschung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Berlin und dem Institut für Datentechnik und Kommunikationsnetze in Braunschweig entwickelt und gebaut.

Wo befindet sich Ceres?

Ceres befindet sich in rund 400 Millionen Kilometern Entfernung zur Sonne im Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter, also genau zwischen den Gesteins- und Gasplaneten. Ob er ursprünglich weiter außen im Sonnensystem angesiedelt war und irgendwann weiter nach innen wanderte oder ob er immer schon zum inneren Sonnensystem gehörte und das Wasser wie bei uns erst später auf Ceres landete, ist noch nicht geklärt.

Sanfte Annährung an den Zwergplaneten

Ceres ist zwar nicht weit weg, aber dennoch kein leichtes Ziel für eine Weltraummission: Es ist nicht ganz einfach, in den Orbit eines Zwergplaneten zu gelangen, denn seine Anziehungskraft ist gering. Dawn musste sich ganz allmählich an Ceres heranschrauben. Von März bis Dezember 2015 dauerte der langsame Sinkflug, mit dem sich die Sonde von einer Umlaufbahn mit 13.600 Kilometern Abstand auf nur noch 385 Kilometer der Oberfläche näherte. Aber die Lenker von Dawn haben Geduld: Gestartet ist Dawn im September 2007. 2011 erreichte die Sonde den Asteroiden Vesta und untersuchte ihn mehr als ein Jahr lang. Seit März 2015 befindet sich Dawn in einer Umlaufbahn um den Zwergplaneten Ceres. Von Dezember 2015 bis einschließlich August 2016 umkreiste sie ihn in nur 385 Kilometern Höhe über der Oberfläche. Danach vergrößerte die Sonde ihren Abstand zu Ceres wieder. Anfang Dezember 2016 soll Dawn ihre neue Umlaufbahn in 7.200 Kilometern Höhe erreichen.


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