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War Asteroid Ryugu einst ein Komet?

Kometarer Ursprung könnte mehrere Auffälligkeiten des eckigen Brockens erklären

Ryugu
Eckig und nur lose zusammengefügt: Der Asteroid Ryugu hat einige Besonderheiten. © JAXA/ University of Tokyo and collaborators

Gerölliger Sonderling: Der rund 500 Meter große Asteroid Ryugu war möglicherweise nicht immer ein Asteroid. Stattdessen könnte der auffallend eckige Brocken früher ein Komet gewesen sein, der dann sein Eis verlor, wie Astronomen berichten. Dies könnte erklären, warum Ryugu aus nur lose zusammenhängenden Brocken besteht, schnell rotiert und einen ungewöhnlich hohen Anteil organischer Substanzen aufweist.

Lange schien die Aufteilung klar: Asteroiden sind eisarme, steinige Brocken, die vor allem im Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter kreisen – Kometen hingegen stammen aus dem äußeren Sonnensystem und ähneln eher schmutzigen Schneebällen. Inzwischen jedoch haben Astronomen schon einige Objekte entdeckt, die nicht in dieses starre Schema passen. Darunter sind aktive Kometen im Asteroidengürtel, aber auch vermeintliche Asteroiden, deren Eisgehalt und Verhalten eher für einen kometaren Ursprung spricht.

Ryugu passt nicht ins Bild

Einen weiteren „Zwitter“ aus Asteroid und Komet könnte nun ein Team um Hitoshi Miura von der Universität von Nagoya identifiziert haben. Dabei handelt es sich jedoch nicht um einen neuentdeckten Himmelskörper, sondern um das Zielobjekt der Hayabusa-2-Mission: den Asteroiden Ryugu. Dieser rund einen Kilometer große Brocken erhielt 2018 Besuch von der Raumsonde, die anschließend auch Gesteinsproben von seiner Oberfläche sammelte und zur Erde zurückbrachte.

Die Daten und Proben der Mission enthüllten gleich drei ungewöhnliche Eigenheiten des Ryugu-Asteroiden: Erstens ist er nicht massiv, sondern ähnelt eher nur einem lose von der Schwerkraft zusammengehaltenen Geröllhaufen. Zweitens deutet seine eckige, am Äquator ausgewulstete Form darauf hin, dass er früher sehr schnell rotiert haben muss. Drittens ergaben Probenanalysen einen für Asteroiden ungewöhnlich hohen Anteil organischer Substanzen.

Organischer Gehalt widerspricht gängiger Zuordnung

Nach gängiger Lehrmeinung könnte Ryugu sich aus den Trümmern einer Asteroidenkollision gebildet haben – das würde seine Geröllstruktur und die einst schnelle Rotation erklären. Das Problem jedoch: „Dieses Reakkumulations-Szenario erklärt zwar die erste und zweite Eigenheit, aber nicht die dritte“, erklären Miura und seine Kollegen. Denn der organische Gehalt des Brockens sei deutlich höher als selbst für kohlige Chondriten üblich.

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Ryugus Wandel
So könnte sich Ryugu vom Kometen zum Asteroiden entwickelt haben. © Hitoshi Miura/ Nagoya City University

Auf der Suche nach einer besseren Erklärung haben die Astronomen sich daher ein anderes Szenario genauer angeschaut: einen kometaren Ursprung des rätselhaften Brockens. Denn Analysen von Kometen wie Churyumov-Gerasimenko belegen, dass deren Eis viele organische Verbindungen enthalten kann. Wenn diese Brocken jedoch ins innere Sonnensystem gelangen, verlieren sie durch die Sonnenwärme Teile ihres Eises. Bleibt ein solcher Komet dann beispielsweise im Asteroidengürtel gefangen, kann er im Extremfall komplett „enteisen“.

Eingefangen und geschrumpft

Genau dies könnte auch mit Ryugu geschehen sein, wie Miura und sein Team mithilfe einer numerischen Simulation rekonstruierten. „Die Eissublimation hat dazu geführt, dass der Kometenkern Masse verlor und schrumpfte“, erklärt Miura. „Dadurch erhöhte sich die Rotationsgeschwindigkeit und der Kometenkern nahm seine Kreiselform an.“ Weil bei der Sublimation Staub und organische Bestandteile zurückblieben, reicherten sich diese Komponenten im Rest des Kometenkerns an.

„Letztlich schrumpft der Kometenkern so weit zusammen, dass er zu einem kompakten, einem Geröllhaufen ähnlichen Asteroiden wird, der nun nur noch die steinigen Anteile des einstigen Kometen enthält“, berichten die Astronomen. Ryugu könnte damit zur Gruppe der Komet-Asteroid-Übergangsobjekte (CAT) gehören – Objekten, die einst aktive Kometen waren, aber inzwischen erloschen sind und Asteroiden gleichen.

Umwandlung im Laufe von gut 51.000 Jahren

Wann und wo die Umwandlung von Ryugu stattfand, haben Miura und sein Team in ihrem Modell ebenfalls rekonstruiert. Demnach ging Ryugu aus einem ursprünglich gut zwei Kilometer großen kurzperiodischen Kometen hervor, der zehntausende Jahre durch das Sonnensystem kreiste. Dann jedoch warfen Störeinflüsse von Planeten ihn aus seiner Bahn und lenkten ihn in den inneren Asteroidengürtel.

Dort ist die Temperatur mit rund minus 70 Grad hoch genug, um Wassereis sublimieren zu lassen, wie die Astronomen erklären. Ihren Berechnungen zufolge hätte der Kern des ursprünglichen Kometen zunächst gut 500 Jahre benötigt, um so viel Eis zu verlieren, dass sich ein rund zehn Meter dicker Mantel aus Staub und Gestein bildete. Weil dies die Sublimation bremste, dauerte es dann weitere 51.000 Jahre, bis das gesamte Eis des einstigen Kometenkerns sublimiert war.

Kein Einzelfall

Nach Ansicht der Astronomen könnten auch einige andere Himmelskörper auf diese Weise vom Kometen zum Geröllhaufen-Asteroiden geworden sein. Zu diesen Übergangsobjekten könnte unter anderem der Asteroid Bennu gehören, ein rund 500 Meter großer Asteroid, der ebenfalls eckig verformt ist und aus nur lose verbundenen Brocken besteht. „Es gibt einige Belege dafür, dass auch Bennu auf dem Weg vom Kometen zum Asteroiden ist“, so die Forschenden.

Ob dies tatsächlich der Fall ist, könnten die im Herbst 2020 von der NASA-Raumsonde OSIRIS-Rex genommenen Proben vom Asteroiden Bennu zeigen. Die Raumsonde ist schon wieder auf dem Weg zurück zur Erde. (The Astrophysical Journal Letters, 2022; doi: 10.3847/2041-8213/ac4bd5)

Quelle: Nagoya City University

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