Simulation erklärt Entstehung von Riesenkratern und heutige Struktur des Protoplaneten Vesta: Doppeleinschlag prägte heutige Form - scinexx | Das Wissensmagazin
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Simulation erklärt Entstehung von Riesenkratern und heutige Struktur des Protoplaneten

Vesta: Doppeleinschlag prägte heutige Form

Eine Momentaufnahme aus der 3D-Simulation: Die Kollision des Asteroiden Vesta mit einem rund zehnmal kleineren Asteroiden jagt gigantische Massen von Material hoch. Aus zwei solchen Einschlägen entstanden zwei sich überlappende Krater, die beinahe die gesamte südliche Hemisphäre von Vesta überspannen. © Martin Jutzi, CSH Universität Bern / Pascal Coderay, EPFL.

Es war dramatischer Doppeltreffer: Gleich zwei Einschläge großer Asteroiden haben dem Protoplaneten Vesta erst seine heutigen Struktur, Form und Rotation verliehen. Das zeigt eine Simulation Schweizer Forscher. Demnach schlugen vor Milliarden Jahren zwei 66 und 64 Kilometer große Asteroiden auf dem selbst nur 500 Kilometer großen Vesta ein. Sie schufen die beiden sich überlappenden Riesenkrater an dessen Südpol und liefern durch das dabei ausgeworfene Gestein wertvolle Hinweise auf das Innere des Protoplaneten, wie die Forscher im Fachmagazin „Nature“ erklären.

Der im Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter kreisende Asteroid Vesta ist ein Relikt aus der Frühzeit unseres Sonnensystems. Seine Beschaffenheit liefert damit wertvolle Informationen über die turbulente und kollisionsreiche Jugend unseres Systems. Zudem ist er der einzige bekannte Asteroid, der eine erdähnliche Struktur aufweist – mit einem Kern, einem Mantel und einer Kruste. Beobachtungen mit dem Weltraumteleskop Hubble hatten bereits vor einigen Jahren erste Hinweise auf einen riesigen Krater am Südpol des Asteroiden geliefert. Ab Sommer 2011 kreiste dann die NASA-Sonde „Dawn“ ein Jahr lang auf einer nahen Umlaufbahn um Vesta und lieferte hochauflösende Bilder sowie weitere Messdaten über die Topografie des Asteroiden und seine Zusammensetzung.

Doppelter Riesenkrater

Dabei zeigte sich unter anderem, dass eine von Hubble beobachtete gewaltige Vertiefung am Vesta-Südpol aus zwei teilweise überlappenden Kratern besteht. Der gesamte Doppelkrater misst dabei mehr als 450 Kilometer und ist damit fast so groß wie der gesamte Protoplanet. Er besteht aus mehreren kreisförmigen Wällen und Vertiefungen und einem rund 13 Kilometer hohen Zentralberg.

Martin Jutzi vom Center for Space and Habitability (CSH) der Universität Bern hat nun mit einer dreidimensionalen Computersimulation präzise rekonstruiert, wie diese Krater entstanden sein könnten: Indem Vesta vor über einer Milliarde Jahre zweimal mit anderen Asteroiden zusammenstieß – Kollisionen, wie sie in den Anfängen unseres Sonnensystems an der Tagesordnung waren und entscheidend zur Planetenbildung beitrugen. Die Simulationen erlauben zudem erstmals detaillierte Rückschlüsse auf die Zusammensetzung und Eigenschaften des Innenlebens von Vesta.

Topografische Karte der beiden Riesenkrater am Südpol von Vesta, aufgenommen von der NASA-Sonde Dawn. © NASA/JPL-Caltech/UCLA/ MPS/DLR/IDA/PSI

Doppelschlag mit katastrophalen Folgen

Die Modellierungen bestätigen, dass zwei 66 und 64 Kilometer große Gesteinsbrocken mit der hohen Geschwindigkeit von 5,4 Kilometern pro Sekunde auf den selbst nur rund 500 Kilometer großen Protoplaneten prallten. Wäre er belebt gewesen, hätte keiner seiner Bewohner diese planetare Katastrophe überlebt. Diese Einschläge schleuderten Gesteinsmaterial aus bis zu 100 Kilometern Tiefe hinaus und durchbrachen an einigen Stellen die Kruste des Protoplaneten, wie die Forscher berichten. „Wir können anhand der Verteilung und Art dieses Materials die verschiedenen inneren Schichten, aus denen Vesta zusammengesetzt ist, präzise rekonstruieren“, erläutert Philippe Gillet, Direktor des Earth and Planetary Science Laboratory der EPFL. Diese Auswürfe erklären zudem, warum das heute an der Oberfläche von Vesta gefundene Gesteinsmaterial so uneinheitlich ist.

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Die Simulation erklärt auch, warum der jüngere der beiden Krater, der vor rund einer Milliarde Jahren entstand, spiralförmige Strukturen in seinem Inneren trägt: Vesta rotierte zum Zeitpunkt des Einschlags sehr schnell, die dadurch entstehenden Kräfte lenkten das nach dem Treffer in sich einstürzende Kratermaterial so aus, dass die spiraligen Muster entstanden. (Nature, 20913; doi:10.1038/nature11892)

(Nature/ Universität Bern, 14.02.2013 – NPO)

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