Entstanden Kometen aus winzigen Gesteinsklumpen?

Abb.: Komet 67P/Churyumov-Gerasimenko aus der Nähe [ESA]

Das irdische Sonnensystem wird von einer Vielzahl von Kleinkörpern bevölkert, deren Herkunft nicht immer zu 100 Prozent geklärt ist. Früher hielt man sie schlichtweg für Überreste der Planetenentstehung, die nicht genügend Masse für einen echten großen Himmelskörper besassen. Die heutige Sicht ist da wesentlich differenzierter. Zwar geht man zum überwiegenden Teil immer noch davon aus, dass Asteroiden und Kometen gleichermaßen bei der Bildung des Sonnensystems übrig blieben. Durch Zusammenstöße dieser Himmelskörper insbesondere in den beiden Asteroidengürteln zwischen Mars und Jupiter und im Kuipergürtel sind etliche von ihnen aber wesentlich später aus bereits vorhandenen Himmelskörpers herausgebrochen worden.

Die Kometen lassen sich in zwei Kategorien einordnen: Die langperiodischen Kometen stammen aus der Oortschen Wolke, die das gesamte Sonnensystem umschließt. Die mittel- und kurzperiodischen Kometen hingegen haben ihren Ursprung in der Regel im Kuipergürtel. Unterscheiden lassen sich die Ursprungsorte übrigens sehr schön durch die Bahnelemente: Kuiperbelt-Objekte, auch KBOs oder »Cubewanos« genannt, weisen eine geringere Abweichung von der idealen Kreisbahn (Exzentrizität) auf als solche aus der Oortschen Wolke. Und noch einen Unterschied gibt es: Während die Schweifsterne aus der Oortschen Wolke überwiegend aus Material aus der Urzeit des Sonnensystems bestehen, sind viele Kometen aus dem Kuipergürtel durch Zusammenstöße mit anderen Himmelskörpern entstanden. Das macht sie für Astronomen aber nicht weniger interessant.

Die europäische Kometenmission ROSETTA führte die Raumsonde nicht nur zu mehreren Asteroiden wie (2867) Šteins und (21) Lutetia, sondern am Ende auch zum 1969 von Klym Tschurjumow und Swetlana Gerassimenko am Astrophysikalischen Institut von Alma Ata in Kasachstan entdeckten und zur Jupiter-Familie gehörenden, kurzperiodischne Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko.War doch eine der Hauptaufgaben, die die Europäer der Sonde mit auf den Weg gaben, die Sammlung von Daten, die Aufschluss geben sollten, ob dereinst Kometen durch präbiotische Moleküle das Leben auf die Erde brachten. Der Komet wurde von 2014 bis 2016 von ROSETTA begleitet, der seit dem 12. November 2014 ihre Landeeinheit PHILAE und seit dem 30. September 2016 die Raumsonde selbst durch das Sonnensystem trägt.

Die Entstehung des ROSETTA-Kometen

Seitdem hat es zahlreiche wissenschaftliche Untersuchungen zur Struktur und zum Alter des Kometen gegeben. Die jüngste stammt von einer Forschergruppe der Technischen Universität Braunschweig unter der Leitung des Astrophysikers Professor Jürgen Blum und befasst sich mit der Entstehung von 67P/Churyumov-Gerasimenko. Der Vergleich gängiger Planetenentstehungsmodelle mit den Daten der ROSETTA-Mission ergab, dass dieser Schweifstern offenbar durch Zusammenballungen von nur wenigen Millimeter bzw. Zentimeter durchmessenden Staubteilen unter den besonderen Bedingungen des Weltraums entstand. Die bekannte Porosität von Kometen und die Entstehung des Staubschweifs bei Annäherung an die Sonne lassen sich durch diese Annahme bestens erklären.

Abb.: Schematische Darstellung der porösen Oberflächenstruktur des Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko. Der Komet ist offenbar aus millimetergroßen Staubklümpchen zusammengesetzt. Im Inneren des Kometen sollten diese aus eine Mischung aus Staub und Eis bestehen (hellgraue Kugeln). Nur an der Oberfläche, wo sie der direkten Sonneneinstrahlung ausgesetzt sind, enthalten sie kein Eis. [TU Braunschweig/Maya Krause]

Kometen aus Eis und Staub

67P/Churyumov-Gerasimenko entstand vor 4,5 Mrd. Jahren und ist damit so alt wie das Sonnensystem. Dennoch scheint er kein Überrest nach der klassischen Theorie zu sein. Wie die Braunschweiger Wissenschaftler herausfanden, gab es in der Urwolke, aus der schließlich die Sonne, alle Planeten und die Kleinkörper hervorgingen, durch hydrodynamische Instabilitäten örtliche Konzentrationen von Staubklumpen und lokale »Gravitationskollapse«. Diese hatten zwar keine großen Auswirkungen, sorgten aber dafür, dass sich viele kleine Zusammenballungen bilden konnten, aus denen am Ende sogenannte Staubagglomerate hervorgingen, die wiederum andere anzogen und so zu größeren Körpern heranwuchsen. Dieser Vorgang ist offenbar sehr sanft erfolgt, damit sich die verschiedenen, aus Eis und Staub bestehenden Klumpen, aneinander heften konnten, ohne sich dabei zu vernichten.

LINK: Pressemitteilung der TU Braunschweig

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