Kometenstaub unter dem Weltraummikroskop

Wissen / 02.09.2016 • 14:57 Uhr / 4 Minuten Lesezeit
„Partikel E“ ähnelt in der Morphologie und Größe interplanetaren Staubpartikeln, wie sie etwa in der Erd-Stratosphäre gesammelt wurden.  Foto: ESA
„Partikel E“ ähnelt in der Morphologie und Größe interplanetaren Staubpartikeln, wie sie etwa in der Erd-Stratosphäre gesammelt wurden. Foto: ESA

Detaillierte 3D-Bilder zeigen Staub von der Geburt des Sonnensystems.

Graz/Wien. In Kometen soll unverfälschtes Material von der Geburt des Sonnensystems vor rund 4,6 Milliarden Jahren erhalten sein. Detaillierte 3D-Bilder solcher ursprünglicher Staubkörner, die vom Kometen „67P/Tschurjumow-Gerassimenko“ stammen, hat nun das unter österreichischer Federführung entwickelte Instrument MIDAS an Bord der Raumsonde „Rosetta“ geliefert, berichten die Forscher im Fachjournal „Nature“.

Der gängigen Theorie zufolge entstand das Sonnensystem aus einer riesigen Molekülwolke. Das Gros des Materials ballte sich im Zentrum zur Sonne zusammen, der Rest formte eine sogenannte protoplanetare Scheibe, in der durch Kollisionen und Zusammenwachsen immer größere Objekte entstanden und sich im Laufe der Zeit Planeten, Asteroiden und Kometen bildeten. „Es besteht die Hoffnung, dass sich in Kometen dieses ursprüngliche Material tiefgekühlt unverfälscht erhalten hat“, erklärte Mark Bentley vom Institut für Weltraumforschung (IWF) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW).

Struktur erforschen

Um herauszufinden, wie das frühe Sonnensystem und Kometen entstanden sind, müsse man „die Struktur der kleinsten Körner erforschen und verstehen, wie diese gebildet wurden“, so Bentley, der wissenschaftlicher Leiter des unter Federführung des IWF entwickelten Instruments MIDAS (Micro-Imaging Dust Analysis System) ist. Dabei handelt es sich um ein Rasterkraftmikroskop, das zwischen November 2014 und Februar 2015 von „Tschurjumow-Gerassimenko“ freigesetzt Staubkörner gesammelt hat, während die europäische Sonde „Rosetta“ den Kometen umkreiste.

Mit einer extrem feinen Nadelspitze scannte das Mikroskop die Partikel und lieferte damit Informationen über Größe, Form und Struktur der Staubteilchen. Daraus wurden dreidimensionale Abbildungen und Animationen errechnet, die die komplexe Gestalt der Körner zeigen. Es zeigte sich, dass sich die untersuchten Teilchen aus noch kleineren Partikeln zusammensetzen, als sie bereits durch das – ebenfalls von den österreichischen Wissenschaftern mitentwickelte – Ionenmasse-Analyseinstrument COSIMA an Bord von „Rosetta“ bekannt waren. Form und Struktur der Staubteilchen reicht von kleinen, kompakten Körnern bis zu einem größeren, porösen Partikel („Partikel E“), das sich aus locker zusammengeballten Körnern zusammensetzte. „Partikel E“ ähnelt in seiner allgemeinen Morphologie und Größe interplanetaren Staubpartikeln, wie sie etwa in der Erd-Stratosphäre gesammelt wurden, sagte Bentley.

Die Größe der Teilchen variierte dabei von einigen zehn Mikrometern bis zu wenigen hundert Nanometern. Die Körner waren dabei auffallend länglich geformt, im Schnitt dreimal länger als breit. Das ist für die Wissenschafter insofern interessant, als auch in interstellarem Staub solche länglichen Teilchen beobachtet wurden. Kometen könnten also völlig unverfälschten interstellaren Staub enthalten.

„Die Ergebnisse helfen uns, die frühen Prozesse der Entstehung des Sonnensystems besser zu verstehen“, erklärte der Kosmochemiker und Generaldirektor des Naturhistorischen Museums (NHM) Wien, Christian Köberl, der an dem Projekt beteiligt
war. Besonders die im
inneren Sonnensystem fehlenden Eis- und Gaskomponenten und ursprünglichen Staubpartikel seien in Kometen erhalten und konnten nun genauer untersucht werden.

Die Ergebnisse helfen uns, die früheren Prozesse der Entstehung des Sonnensystems besser zu verstehen.

Christian Köberl