Die Monde der Erde - wissenschaft.de
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Die Monde der Erde

Asteroiden auf irdischen Abwegen. Der Mond ist nicht der einzige ständige Begleiter der Erde. Die Astronomen haben einige kleine Himmelskörper aufgespürt, die gemeinsam mit der Erde die Sonne umrunden.

Einige tausend künstliche Brocken kreisen um die Erde – Satelliten und Schrott der Raumfahrt. Doch auch die Natur hat der Erde außer dem vielbesungenen „Gestirn der Nacht“ ein paar weitere Trabanten geschenkt. Unter den zahllosen Kleinplaneten gibt es einige, die auf skurrilen Bahnen um die Erde schwirren.

Diese Entdeckung hat gewisse Ähnlichkeit mit der inzwischen 388 Jahre zurückliegenden Erkenntnis des italienischen Naturforschers Galileo Galilei, daß die Erde nicht der einzige Planet des Sonnensystems ist, der einen Mond hat.

Im Januar 1610 beobachtete er mit seinem selbstgebauten Fernrohr an meh-reren aufeinanderfolgenden Nächten den Planeten Jupiter. Er fand vier Lichtpunkte, die mit Jupiter langsam vor den Hintergrundsternen nach Westen zogen. Galilei erkannte rasch, daß es sich um Trabanten des Jupiter handeln müsse – also Monde sind wie unser Mond -, die mit unterschiedlichen Perioden den Planeten umrunden.

Für Galilei war dies ein entscheidender Beweis zugunsten des Kopernikanischen Weltsystems, in dem die Erde nicht länger im Mittelpunkt stand: Wenn schon der Planet Jupiter Zentrum eines gleich vierfachen Mondsystems war, gab es keinen Grund, der viel größeren Sonne die Herrschaft über die sechs damals bekannten Planeten noch länger zu verweigern, nachdem Nikolaus Kopernikus die Sonne bereits in seinem 1543 erschienenen Werk „Über die Umläufe der Himmelskörper“ in den Mittelpunkt der Welt gerückt hatte.

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Heute gelten insgesamt 61 Monde im Sonnensystem als gesichert – aber sie sind sehr ungleich auf die einzelnen Planeten verteilt: Merkur und Venus besitzen gar keine Trabanten, bei Jupiter und Saturn dagegen sind 16 beziehungsweise 18 natürliche Satelliten bekannt. Und unsere Erde hat – wie der sonnenferne Pluto – nur einen Begleiter, der noch dazu ziemlich groß im Vergleich zum Planeten selbst ist.

Doch die Forscher kennen neben dem altehrwürdigen Mond, auf den die Apollo-Astronauten 1969 erstmals ihren Fuß setzten, inzwischen noch einen zweiten Körper, der seine Bahn ebenfalls um die Erde zieht. Allerdings ist dieser „Mond zweiter Klasse“ weder hell genug, um ihn mit bloßem Auge sehen zu können, noch groß genug, um zum Beispiel eine Sonnenfinsternis auszulösen. Entsprechend unbemerkt blieb „Asteroid 3753“ lange Zeit.

Als er am 10. Oktober 1986 nahe der Grenze zwischen den Sternbildern Eridanus und Pendeluhr entdeckt wurde, rechnete man ihn zunächst als Objekt 1986 TO zur „Aten-Gruppe“ der Kleinplaneten: 1986 TO – so ergab die Bahnbestimmung damals – umkreist die Sonne alle 364 Tage auf einer Bahn, die ihn nach innen bis fast an die Merkurbahn, nach außen dagegen bis über die Marsbahn hinausführt. Dabei beträgt die Bahnneigung gegen die Ekliptik – die Ebene der Erdbahn – knapp 20 Grad.

Alle Erdbahn-Kreuzer mit weniger als einem Jahr Umlaufzeit werden als Aten-Objekte bezeichnet, so benannt nach dem Kleinplaneten (2062) Aten, der am 7. Januar 1976 als erster Kleinplanet mit einer so kurzen Umlaufzeit entdeckt wurde. Mittlerweile sind mehr als zwei Dutzend dieser Aten-Objekte bekannt.

Das Besondere an dem Kleinplaneten 3753 fiel erst mehr als zehn Jahre nach seiner Entdeckung auf, als eine Gruppe kanadischer und finnischer Astronomen (Paul Wiegert, Kimma Innanen und Seppo Mikkola) die Langzeitentwicklung seiner Bahn im Computer verfolgten. Sie wollten unter anderem herausfinden, wie groß die Gefahr einer Kollision mit der Erde sei.

Derzeit besteht zwar keine akute Bedrohung, weil Erde und Kleinplanet die beiden Kreuzungspunkte zu unterschiedlichen Zeiten passieren, doch führt die etwas kürzere Umlaufzeit des Kleinplaneten zu einer allmählichen Veränderung des zeitlichen Abstandes: Die Erde verspätet sich jedes Jahr gegenüber dem Kleinplaneten um einen weiteren Tag. Nach etwa 365 Jahren summiert sich diese Verschiebung zu einem ganzen Jahr, so daß innerhalb dieses Zeitraumes beide Objekte zumindest einmal nahezu gleichzeitig die Kreuzung passieren – dann sollten sie sich bis auf weniger als 0,1 Astronomische Einheiten nähern. Das klingt bedrohlich, ist aber immer noch 40mal weiter als die Entfernung Erde-Mond.

Doch solche Begegnungen bleiben nicht ohne Folgen für die Bahn des Kleinplaneten. Deshalb rekonstruierten die Forscher die Bahn von 3753 über mehrere Perioden hinweg. Dabei fanden sie eine sehr seltsame Art der Wechselwirkung: Jedesmal, wenn der Kleinplanet nahe an der Erde vorbeizog, wurde er wechselweise etwas beschleunigt – und damit auf eine etwas größere Umlaufbahn gebracht -, und dann, ein paar Jahrhunderte später, wieder etwas abgebremst und auf eine kleinere Bahn zurückgeführt.

Betrachtet man diese Entwicklung in einem besonderen Bezugssystem, das sich gemeinsam mit der Erde um die Sonne bewegt, ergibt sich ein merkwürdiges Muster: Die jährliche Bahn von 3753 erscheint wie eine Bohne, die sich bei der momentanen Umlaufzeit von 364 Tagen jedes Jahr um etwa ein Grad „nach vorne“ von der ruhenden Erde entfernt (in der Grafik oben vergrößert dargestellt) – ähnlich wie der große Zeiger der Uhr sich jede Minute etwas von dem kleinen Zeiger entfernt.

Nach gut einer Stunde kommt der große Zeiger wieder „von hinten“ an den kleinen Zeiger heran. Damit nähert sich auch der Schnittpunkt zwischen Erd- und Asteroidenbahn nach rund 380 Jahren wieder der Erdposition. Dann erfährt der nach außen treibende Kleinplanet eine geringfügige Beschleunigung, wodurch sich die Umlaufzeit auf etwas mehr als ein Jahr verlängert. Entsprechend bleibt die bohnenförmige Bahn nun jedes Jahr etwas hinter der Erdposition zurück – als würde der große Zeiger nun plötzlich rückwärts laufen -, bis sich der Schnittpunkt wieder „von vorne“ der Erdposition nähert und der Kleinplanet bei der nächsten Erdnähe geringfügig abgebremst wird.

Der letzte „Bahnsprung“ liegt etwa 100 Jahre zurück, der nächste wird im Jahre 2285 stattfinden. Danach wird die Umlaufzeit von 3753 etwas länger als ein Jahr sein, so daß der Kleinplanet für die nächsten Jahrhunderte zur Gruppe der „Apollo-Asteroiden“ gehören wird.

Bislang war ein derartiges Verhalten nur von den beiden Saturnmonden Janus und Epimetheus bekannt, die den Ringplaneten auf zwei eng benachbarten Bahnen umrunden und beim gegenseitigen Überholmanöver eigentlich zusammenstoßen müßten. Tatsächlich jedoch tauschen sie bei solchen Begegnungen einen Teil ihrer Bewegungsenergie aus – und da beide Monde ähnlich klein und massearm sind, vertauschen sie damit auch ihre Bahnen.

Da der Kleinplanet 3753 nicht nur die Erdbahn kreuzt, sondern auch die Bahn der Venus, und außerdem die Marsbahn tangiert, stellt sich die Frage, ob er auch diesen beiden Nachbarn der Erde hinreichend nahe kommen kann, um eine spürbare – und möglicherweise sogar für uns gefährliche – Bahnänderung zu erfahren.

Die Forscher haben das untersucht: Durch das langsame Wandern des sonnennächsten Bahnpunktes (Periheldrehung) um etwa 0,6 Grad pro Jahrhundert wird die Bahn von 3753 in etwa 8000 Jahren so orientiert sein, daß sie die Venusbahn schneidet. Eine Kollision mit der Venus ist dabei zwar nicht sehr wahrscheinlich, wohl aber eine stärkere Bahnveränderung, deren Folgen sich jedoch wegen des kurzfristig chaotischen Bahncharakters von den Astronomen nicht einmal tendenziell abschätzen lassen.

Andererseits hat eine ähnliche Überschneidung mit der Marsbahn vor etwa 2500 Jahren den Orbit von 3753 offenbar nicht grundlegend verändert. Denn die Wahrscheinlichkeit, daß der Kleinplanet damals erst durch eine marsbedingte Umlenkung auf seine eigentümliche gegenwärtige Bahn gebracht wurde, ist äußerst gering. Entsprechend unklar ist derzeit der Ursprung dieses zweiten Erdmondes.

Würde man die Grenzen der Definition, was ein Mond der Erde ist, noch etwas weiter ziehen, könnte man der Erde noch etliche andere Trabanten zuordnen. So weist zum Beispiel der Kleinplanet (1685) Toro eine Umlaufzeit von 1,6 Jahren auf und umrundet entsprechend innerhalb von acht Jahren fünfmal die Sonne.

Da er bei jedem Sonnenumlauf die Erdbahn kreuzt, vollendet er innerhalb von acht Jahren gleichzeitig auch fünf Erdumrundungen und zusätzlich drei Schleifen außerhalb der Erdbahn. Vielleicht finden die Astronomen in der nächsten Zeit noch weitere Monde „dritter Klasse“ mit ähnlich reizvollen Bahnen.

Hermann-Michael Hahn

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