Asteroid Itokawa: Fast so alt wie das Sonnensystem, aber eine Geröllhalde

Der erst 1998 entdeckte Asteroid Itokawa ist rund 4,2 Milliarden Jahre alt, fast so alt wie das Sonnensystem. Der Asteroid besteht aus einem losen Haufen Geröll, was bei der Kollision mit der Erde ein Problem darstellen könnte.

Itokawa, eine frische Entdeckung

(25143) Itokawa ist ein am 26. September 1998 entdeckter, die Erdbahn kreuzender erdnaher Asteroid. Benannt wurde der Himmelskörper nach Hideo Itokawa, einem japanischen Luft- und Raumfahrtingenieur.

Der Asteroid bewegt sich zwischen 0,953 AU (Perihel) und 1,695 AU (Aphel) in rund 556 Tagen auf einer exzentrischen Bahn um die Sonne. Während des Perihels bewegt sich der Asteroid innerhalb der Erdbahn. Die Bahnexzentrizität beträgt 0,280, wobei die Bahn 1,6° gegen die Ekliptik geneigt ist.

Radarbeobachtungen der Observatorien Goldstone und Arecibo haben gezeigt, dass es sich bei Itokawa um ein längliches Gebilde mit einer Größe von nur 594 × 320 × 288 Meter handelt.[1] Die Oberfläche besteht offenbar überwiegend aus silikathaltigem Material, ähnlich den gewöhnlichen Chondriten. In rund 12 Stunden rotiert der Asteroid um die eigene Achse.

Besuch der Hayabusa-Mission

Itokawa wurde als Zielobjekt für die japanische Hayabusa-Mission ausgewählt. Die Aufnahmen der Sonde, die Itokawa im September 2005 erreicht hat, zeigen die Oberfläche des Asteroiden mit einer Auflösung von unter einem Meter.

Auffällig ist das fast völlige Fehlen von Impaktkratern, welche die Oberflächen von anderen Asteroiden dominieren, wie etwa bei (243) Ida oder (433) Eros, die von Raumsonden erforscht wurden. Manche Gebiete auf Itokawa sind von Regolith und Felsbrocken verschiedener Größe bedeckt, anderswo liegt offenbar blankes Gestein frei.

Die Größe von Itokawa konnte durch Hayabusa auf 535 × 294 × 209 Meter festgelegt und die mittlere Dichte auf 1,95 ± 0,14 g/cm³ bestimmt werden. Damit entspricht die Dichte des Asteroiden in etwa der von Sand und liegt deutlich unter dem Wert von gewöhnlichen Chondriten (ca. 3,2 g/cm³).

Diese Beobachtungen legten bereits nahe, dass es sich bei dem Asteroiden um einen nur von der Gravitationskraft zusammengehaltenen "Schutthaufen" (englisch rubble pile) mit einer Porosität von rund 40 % handelt. Diese Hypothese von 2006 muss jedoch im Licht der Entdeckung von 2014, dass der Asteroid aus zwei Teilen deutlich unterschiedlicher Dichte besteht, neu betrachtet werden.

Hayabusa entnahm im November 2005 an zwei verschiedenen Punkten auf der Oberfläche des Asteroiden Proben. Nachdem der erste Versuch am 19. November gescheitert war, arbeitete der Mechanismus der Probenentnahme beim zweiten Versuch am 26. November einwandfrei. Wegen Kommunikationsverlustes mit der Bodenstation konnte das Startfenster für den Rückflug im Dezember 2005 nicht genutzt werden; Hayabusa startete dann 2007 mithilfe der Ionentriebwerke zurück zur Erde. Die Rückkehrkapsel der Raumsonde trat am 13. Juni 2010 über Australien in die Erdatmosphäre ein und landete planmäßig bei Woomera im WPA.

Erkenntnisse aus Proben

Inzwischen wurden die Proben der Hayabusa-Mission durch Wissenschaftler ausgewertet. Die von der Curtin University geleitete Forschung zur Haltbarkeit und zum Alter eines uralten Asteroiden aus Gesteinstrümmern und Staub hat wichtige Erkenntnisse erbracht, die dazu beitragen könnten, den Planeten zu retten, falls ein solcher Asteroid jemals auf die Erde zurasen sollte.

Das internationale Team untersuchte dazu drei winzige Staubpartikel, die von der Oberfläche des Asteroiden Itokawa gesammelt und dann von der Sonde Hayabusa 1 der japanischen Weltraumbehörde zur Erde zurückgebracht wurden. In dieser Mitteilung fassen die Wissenschaftler die Ergebnisse zusammen.

Asteroid Itokawa, Quelle: edu.au

Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass der etwa 2 Millionen Kilometer von der Erde entfernte Asteroid Itokawa schwer zu zerstören und widerstandsfähig gegen Kollisionen ist. Der Hauptautor der Studie, Professor Fred Jourdan, Direktor der Western Australian Argon Isotope Facility, die zum John de Laeter Centre und zur School of Earth and Planetary Sciences an der Curtin University gehört, sagte, das Team habe auch herausgefunden, dass Itokawa fast so alt wie das Sonnensystem selbst ist.

"Im Gegensatz zu monolithischen Asteroiden ist Itokawa kein einzelner Gesteinsbrocken, sondern gehört zur Familie der Trümmerhaufen, was bedeutet, dass er vollständig aus losen Felsbrocken und Steinen besteht, wobei fast die Hälfte des Raums leer ist", so Professor Jourdan.

"Die Überlebenszeit monolithischer Asteroiden von der Größe Itokawas wird im Asteroidengürtel auf nur einige hunderttausend Jahre geschätzt. Der gewaltige Einschlag, der Itokawas monolithischen Mutter-Asteroiden zerstörte und Itokawa formte, fand vor mindestens 4,2 Milliarden Jahren statt. Diese erstaunlich lange Überlebenszeit für einen Asteroiden von der Größe Itokawas wird auf die stoßdämpfende Wirkung des Materials der Trümmerhaufen zurückgeführt. Kurz gesagt, wir haben herausgefunden, dass Itokawa wie ein riesiges Weltraumkissen ist und nur sehr schwer zerstört werden kann".

Das von Curtin geleitete Team setzte zwei sich ergänzende Techniken ein, um die drei Staubpartikel zu analysieren. Die erste Methode heißt Elektronenrückstreuung und kann messen, ob ein Gestein durch einen Meteoriteneinschlag erschüttert wurde. Die zweite Methode – Argon-Argon-Datierung – wird zur Datierung von Asteroideneinschlägen verwendet.

Mitautor Nick Timms, ebenfalls von der Curtin School of Earth and Planetary Sciences, sagte, dass die Haltbarkeit von Asteroiden mit Trümmerhaufen bisher unbekannt war, was die Entwicklung von Verteidigungsstrategien für den Fall, dass ein Asteroid auf die Erde zurast, gefährdet hätte.

"Wir wollten herausfinden, ob Asteroiden mit Trümmerhaufen resistent gegen Erschütterungen sind oder ob sie bei der geringsten Erschütterung zerbrechen. Da wir nun herausgefunden haben, dass sie fast die gesamte Geschichte des Sonnensystems überleben können, müssen sie im Asteroidengürtel häufiger vorkommen als bisher angenommen.

Die gute Nachricht ist, dass wir diese Information auch zu unserem Vorteil nutzen können – wenn ein Asteroid zu spät für einen kinetischen Stoß entdeckt wird, können wir möglicherweise einen aggressiveren Ansatz wählen, wie z. B. die Schockwelle einer nahegelegenen Nuklearexplosion, um einen Trümmer-Asteroiden vom Kurs abzubringen, ohne ihn zu zerstören." so Professor Timms.

Zu den Koautoren der Curtin University gehören Associate Professor William Rickard, Celia Mayers, Professor Steven Reddy, Dr. David Saxey und John Curtin Distinguished Professor Phil Bland, alle von der School of Earth and Planetary Sciences.

Die in den Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlichte Studie mit dem Titel "Rubble Pile Asteroids are Forever" ist online verfügbar.