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Astronomie+Physik

Ceres: Weniger Eis und anderes Salz?

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Topogafie des Zwergplaneten Ceres (Grafik: NASA/JPL-Caltech/ UCLA/MPS/ DLR/IDA)
Gebirgsketten, Krater und weiße Flecken: Der Zwergplanet Ceres gibt Planetenforschern immer neue Rätsel auf. Zwei Studien legen nun nahe, dass selbst vermeintlich bereits gelüftete Geheimnisse über den Himmelskörper womöglich gar nicht stimmen. Demnach könnten seine mysteriösen Flecken aus einem anderen Stoff bestehen als bisher gedacht – und sein Inneres nicht so eishaltig sein wie angenommen.

Ceres ist der größte Himmelskörper im Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter. Der auf den ersten Blick eher unscheinbare Zwergplanet schwebt 500 Millionen Kilometer von der Erde entfernt – und steht mittlerweile unter genauer Beobachtung der NASA-Raumsonde Dawn. Seit März 2015 ist sie bei Ceres zu Besuch. Seitdem wird der kleine Planet für Wissenschaftler immer spannender. Denn die detaillierten Aufnahmen von Dawn offenbaren, dass auf der Oberfläche von Ceres einiges los ist. Sie zeigen unter anderem seltsam geformte Gebirgsketten, ungewöhnlich glatte Ebenen im Inneren von Kratern sowie mysteriöse weiße Flecken – Landschaftsformen die Planetenforscher seit ihrer Entdeckung rätseln lassen: Woraus etwa bestehen die mehr als 130 Flecken und wie sind sie entstanden? Gleich zwei Wissenschaftlerteams haben sich nun erneut den Geheimnissen von Ceres gewidmet und stellen bisher gängige Theorien zur Zusammensetzung des Zwergplaneten infrage.

Massenweise Salz

Die Forscher um Maria Cristina De Sanctis vom Istituto Nazionale di Astrofisica in Rom werteten für ihre Studie neue Spektraldaten aus, die Dawn von dem Einschlagskrater Occator auf Ceres gemacht hatte. Die Aufnahmen im Nahinfrarotbereich zeigen deutlich: Die hellen Stellen am Boden des 90 Kilometer breiten Kraters bestehen aus anderem Material als die dunkleren Flächen. Doch woraus? Den Wissenschaftlern zufolge deuten die Spektren daraufhin, dass sich dort große Mengen Natriumkarbonat angesammelt haben, zusammen mit bestimmten Silicatmineralien, Ammoniumcarbonaten sowie Ammoniumchloriden. „Bislang galt sechsfach hydratisiertes Magnesiumsulfat als potenzieller Hauptbestandteil der weißen Flecken. Wäre das der Fall, hätten im Nahinfrarotbereich starke H2O-Bänder im Spektrum auftauchen müssen. In unseren Daten konnten wir diese jedoch nicht beobachten“, schreibt das Team.

Stimmen die Annahmen der Forscher, wäre damit nicht nur eine erst kürzlich aufgestellte These widerlegt – sondern auch das größte Oberflächenvorkommen von Natriumkarbonat in unserem Sonnensystem entdeckt worden. Auf der Erde kommt Natriumkarbonat zum Beispiel in der Umgebung heißer Quellen vor. Jenseits unseres Planeten ist der Stoff bisher ausschließlich in den Dämpfen des Saturnmonds Enceladus gefunden worden. De Sanctis und ihre Kollegen vermuten, dass das Natrium aus dem Inneren von Ceres selbst stammt und nach dem Einschlag als Karbonat an die Oberfläche transportiert wurde. Demnach könnte sich das Natrium aus Gestein gelöst und mit Wasser und Karbonationen reagiert haben. An der Oberfläche könnte sich das Salz schließlich zum Beispiel durch Verdunstung abgesetzt haben.  Das für den Prozess nötige Wasser ist den Forschern zufolge wahrscheinlich durch Hitzeentwicklung bei dem Einschlag entstanden, der den Occator-Krater formte.

Warme Eiswelt

Normalerweise ist das Innere des Zwergplaneten viel zu kalt, um flüssiges Wasser zu beheimaten: Unter seiner steinigen äußeren Schicht besteht Ceres zu großen Teilen aus Eis. Allerdings ist dieser Eisanteil wohl doch kleiner als gedacht. Zu diesem Schluss kommen jetzt Wissenschaftler um Michael Bland vom US Geological Survey in Arizona. Sie nahmen für ihre Untersuchung die großen Krater auf Ceres genauer unter die Lupe, um der unterirdischen Beschaffenheit des Zwergplaneten auf die Schliche zu kommen – und die Theorie des eisreichen Inneren zu überprüfen. Dafür analysierten sie zunächst sowohl das Alter als auch die Tiefe der Krater. „Ceres ist im Vergleich zu anderen Eiswelten im äußeren Sonnensystem relativ warm. Bei diesen Oberflächentemperaturen dürften große Eismassen im Inneren nicht in der Lage sein, über lange Zeit eine feste Form zu behalten – sie werden sozusagen zähflüssig“, erklären die Forscher ihren Ansatz.

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Der Theorie nach müssten Einschlagskrater unter solchen Bedingungen kurzlebige Gebilde sein. Durch einen Prozess, den Experten viskose Relaxation nennen, sollten Krater stattdessen plastisch „zerfließen“. Den Ergebnissen von Blands Team zufolge hat ein solcher Prozess bei den meisten Kratern auf Ceres jedoch nie in dem zu erwartenden Ausmaß stattgefunden – sonst dürften sie ihren Simulationen zufolge bei weitem nicht mehr so tief sein wie sie heute sind. Die Wissenschaftler gehen deshalb davon aus, dass das Innere des Zwergplaneten nur aus 30 bis 40 Prozent Eis besteht. „Die restlichen 60 bis 70 Prozent sind überwiegend festes Gestein“, so ihr Fazit.

In Zukunft wollen beide Teams den Zwergplaneten weiter erforschen. Denn Ceres birgt noch viele Geheimnisse: „Erst wenn wir die Beschaffenheit von Ceres wirklich kennen, können wir zum Beispiel Schlüsse dazu ziehen, wo und wie der Himmelskörper entstanden ist“, schreiben Bland und seine Kollegen.

Quellen:

© wissenschaft.de – Daniela Albat
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