Donnerstag, 23. Januar 2014

Weltraumteleskop entdeckt Wasserdampf in dünner Atmosphäre um Zwergplaneten Ceres

Künstlerische Darstellung von Ceres zusammen mit dem Wasserdampf-Signal. | Copyright: ESA/ATG medialab/Küppers et al.

Madrid (Spanien) - Der Zwergplanet Ceres umkreist die Sonne innerhalb des Asteroidengürtels, der - zwischen den Umlaufbahnen von Mars und Jupiter gelegen – das felsplanetige innere vom von Gasplaneten dominierten äußeren Sonnensystem trennt. Das europäische Weltraumteleskop Herschel hat nun eine dünne Atmosphäre um Ceres und innerhalb dieser sogar Wasserdampf entdeckt. Es ist das erste Mal, dass Wasserdampf um ein Objekt im 
Asteroidengürtel nachgewiesen werden konnte.

Mit einem Durchmesser von 950 Kilometern (Erde = 12.742 km) ist Ceres nicht nur das größte sondern zugleich auch das kugelförmigste bekannte Objekt im Asteroidengürtel. Wissenschaftler vermuten, dass Ceres ein felsigen Kern unter einem geschichteten Eismantel besitzt.


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Als das Sonnensystem vor rund 4,6 Milliarden Jahren entstand, war es in seinen inneren Regionen noch derart heiß, sodass alles auf den inneren Planeten vorhandenes Wasser verdampfte und dass das heutige Wasser - so die bisherige Vorstellung - erst später wieder, vor rund 3,9 Milliarden Jahren, mit Asteroiden und Kometen auf diese Planeten gelangte.


Während Kometen dafür bekannt sind, dass die große Mengen an Wassereis mit sich führen, ist die Frage, ob und in welchen Mengen auch Asteroiden Wasser bergen können, bis heute Inhalt kontroverser Diskussionen und Interpretationen verschiedener Beobachtungen, etwa von kometenartiger Aktivität von Asteroiden. Einen definitiven Nachweis von Wasser im Asteroidengürtel gab es bislang jedoch noch nicht.


Jetzt haben Forscher um den ESA-Astronomen Michael Küppers vom European Space Astronomy Centre in Madrid mit dem HIFI-Instrument des europäischen Weltraumteleskops Herschel Ceres ins Visier genommen, und erstmals nicht nur bewiesen, dass Ceres von Wassereis bedeckt ist, sondern, dass der Zwergplanet auch über eine dünne Atmosphäre verfügt in der die Forscher zudem Spuren von Wasserdampf ausmachen konnten.


Wie Küppers und Kollegen in der aktuellen Ausgabe des Fachjournals "Nature" (DOI: 10.1038/nature12918) berichten, ist Herschel zwar nicht in der Lage hochauflösende Aufnahmen von Ceres zu liefern, doch konnte anhand der Analyse der Variationen der Wasser-Signale die Verteilung der Wasserquellen auf der Zwergplanetenoberfläche abgeleitet werden, während sich Ceres innerhalb von jeweils neun Stunden einmal um die eigenen Achse dreht.


Aus dem Beobachtungen geht denn auch hervor, dass es auf Ceres hauptsächlich zwei Orte gibt, an welchen der Wasserdampf in die Atmosphäre steigt: "Wir vermuten, dass hier etwa sechs Kilogramm Wasserdampf pro Sekunde produziert wird", erläutert Laurence O'Rourke, der Chefwissenschaftler des Asteroiden- und Kometenbeobachtungsprogramms mit Herschel (MACH-11) und Zweitautor der Studie.



Wasserdampfnachweis aus zwei Regionen auf der Oberfläche von Ceres. | Copyright: Küppers et al.

Als wahrscheinlichste Erklärung für die Signale vermuten die Forscher, dass der Wasserdampf durch Sublimation entsteht, wenn das Eis erwärmt wird und dabei - ohne sich zuvor zu verflüssigen - direkt in den gasförmigen Zustand übergeht. Hierbei löst der Wasserdampf die obere Staubschicht der Oberfläche und trägt diese mit sich fort, wodurch frisches Eis freigelegt und so der Prozess aufrechterhalten wird.


Die beiden Quellregionen sind zudem um etwa fünf Prozent dunkler als die sonstige Oberfläche von Ceres, absorbieren damit mehr Sonnenlicht, was sie zu den wahrscheinlich wärmsten Regionen auf Ceres macht und zu einer effizienteren Sublimation der Wassereislager führt.


Alternativ könnte es sich aber auch um Geysire oder Eisvulkane, sogenannten Kryovulkanismus, handeln.


Genauere Informationen erhoffen sich Planetenwissenschaftler von der NASA-Raumsonde "Dawn", die im Frühjahr 2015 Ceres erreichen, aus direkter Nähe foto-, kartografieren und erforschen soll.


"Herschels Entdeckung von Wasserdampf, der aus der Ceresoberfläche ausgast, gibt uns neue Informationen über die Verteilung von Wasser im Sonnensystem", kommentiert der Herschel-Chefwissenschaftler der ESA, Göran Pilbratt. "Da Ceres alleine etwa ein Fünftel der Gesamtmasse im Asteroidengürtel birgt, ist diese Entdeckung nicht nur für die Studie kleinerer Körper im Sonnensystem bedeutend, sondern auch für unsere Vorstellungen über die Herkunft des Wassers auf der Erde."


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Quelle: ESA
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