Das Rätsel um die Planetenentstehung

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Nachdem es der NASA-Sonde New Horizons 2015 gelang, an Pluto vorbeizurauschen, musste die Weltraumbehörde eine Entscheidung treffen. Wo sollte sie als Nächstes hinfliegen? Die Entscheidung fiel auf Arrokoth, auch als "Ultima Thule" bekannt, ein merkwürdig aussehendes, doppelgelapptes Gesteinsobjekt, das sich 6,6 Milliarden Kilometer von der Erde entfernt befindet.

Arrokoth hat weder eine Atmosphäre noch eine besonders spannende Geologie, doch seine Form ist durchaus interessant: Das Objekt sieht aus wie eine Art kosmischer Schneemann. Es ist ungefähr 35 Kilometer lang, 19 Kilometer breit und 9,5 Kilometer dick. Teilweise sind die beiden Teile abgeflacht wie Pfannkuchen. Die bizarre Struktur sorgt für ein auf den ersten Blick nicht zu durchschauendes Schwerkraftfeld samt passender Rotation. "[Arrokoth] sieht aus wie kein bisher bekannter Himmelskörper", meint William McKinnon, Planetenforscher an der Washington University in St. Louis.

Interessanter als gedacht

Konsens ist mittlerweile, dass Arrokoth viel interessanter ist, als die Wissenschaft anfangs angenommen hatte. Seine Entstehungsgeschichte könnte Einblicke darin geben, wie große Teile des Sonnensystems gebildet wurden.

New Horizons flog mit über 50.000 Kilometern pro Stunde an Arrokoth vorbei – an Neujahr 2019. Drei neue Studien analysieren nun die ersten gewonnenen Daten des Vorbeiflugs. Sie lassen Rückschlüsse zu, wie Arrokoth eigentlich entstanden ist und wie andere kleine Planetenbausteine, die sogenannten Planetesimale, geboren sind.

Es gab dazu grundsätzlich zwei Theorien. Die erste nennt sich hierarchisches Wachstum, bei dem kleinere Objekte mit hoher Geschwindigkeit ineinander krachen und so größere Objekte formen. Die zweite Theorie nennt sich "örtlicher Wolkenzusammenfall". Dabei kollabieren lokale Konzentrationen von Materie aufgrund der Schwerkraft ineinander – und das mit relativ geringer Geschwindigkeit zu einem größeren Gebilde.

Geologie, Geophysik, Zusammensetzung und Entstehung

Die drei Studien untersuchen verschiedene Aspekte von Arrokoth, eine kümmert sich um Geologie und Geophysik, eine um die Zusammensetzung der Materie und die letzte um die mögliche Entstehung. Zusammengenommen spricht dabei vieles für einen örtlichen Wolkenzusammenfall. "Wir haben eine langjährige Debatte, wie Planetesimale entstehen, endlich entschieden", meint Alan Stern, Planetenwissenschaftler am Southwest Research Institute, der die New-Horizons-Mission mitleitet. Das habe man nicht erwartet, dennoch sei sie unbestreitbar.

McKinnon und sein Team nutzten die neuen Daten, um Simulationen zu erstellen, die die plausibelsten Modelle der Formung von Arrokoth untersuchen. Ihre Ergebnisse sprechen stark für die Theorie. Zwei Segmente des Objekts seien vermutlich aus der gleichen Materienwolke entstanden, weshalb sie die gleiche rote Farbe aufweisen.

Die beiden Objekte sollen lange Zeit im Orbit zueinander verbracht haben, um sich dann schließlich zusammenzufinden – mit wenigen Kilometern pro Stunde. "Wir denken, dass wir eine sehr klare Geschichte für Arrokoth haben und glauben auch nicht, dass sie einzigartig ist", so McKinnon. Sie lasse sich sehr leicht auf den Rest des Sonnensystems extrapolieren.

Interessante Erkenntnisse

Weitere Erkenntnisse der Studien sind ebenfalls spannend. So sind die Objekte runder als die ersten Bilder nahelegten. Die glatte Oberfläche, in der es an mechanischem Stress und Brüchen zu fehlen scheint, spricht für eine Formation bei geringer Geschwindigkeit. Die Anzahl der Krater besagt wiederum, dass Arrokoth wohl vor über 4 Milliarden Jahren entstanden ist, zu einer Zeit, als sich auch das Sonnensystem bildete. Komplexe organische Moleküle befinden sich auf der Oberfläche (auch wenn dies für viele Objekte im Sonnensystem gilt). Auch konnten sich Spuren von Methanoleis auf der Oberfläche finden lassen. Da es kein Wasser zu geben scheint, ist dies merkwürdig.

Noch sind nicht alle Daten komplett heruntergeladen und analysiert. Das wird ein weiteres Jahr dauern. New Horizons geht es gut: Die Sonde ist einsatzbereit und hat laut Stern noch ein Achtel des vorhandenen Treibstoffs. Es ist gut möglich, dass ein weiterer Vorbeiflug an einem anderen Objekt möglich ist.

Die nächsten Sommer über, wenn die Beobachtungsbedingungen optimal sind, wird das Missionsteam sich mit den größten Teleskopen der Erde weitere Ziele für New Horizons ausgucken. "Wir sind am Beginn dieses Prozesses und sind sehr gespannt, was noch kommt", sagt Stern.

(bsc)