Verdunstung formte Asteroiden Gestalt des zweilappigen Asteroiden Arrokoth untersucht

Der Asteroid Arrokoth, auch bekannt unter „Ultima Thule“, ist ein Objekt im Kuiper-Gürtel, einer Region außerhalb der Umlaufbahn von Neptum um die Sonne. Aufnahmen der NASA-Raumsonde New Horizons zeigen einen Asteroidenkörper mit zweilappiger Form und stark abgeflachten Lappen, die an rotierende Pfannkuchen erinnern. Ein internationales Forschungsteam hat zusammen mit der Technischen Universität Braunschweig die Gestalt von Arrokoth untersucht und berechnet, dass der Körper in seinen ersten 100 Millionen Jahren seit seiner Entstehung durch das Verdunsten leichtflüchtiger Gase seine heutige abgeplattete Form erhalten hat. Die Ergebnisse dazu sind im Magazin „Nature Astronomy“ erschienen.

Am 1. Januar 2019 näherte sich die NASA-Raumsonde New Horizons dem Asteroinden Arrokoth bis auf eine Entfernung von etwa 3.500 Kilometer. Damit ist er das mit 6,5 Milliarden Kilometern am weitesten von der Erde entfernte Objekt, das bislang von einer Erdsonde beobachtet wurde. Die von New Hoizons gemachten Aufnahmen zeigen einen Asteroidenkörper aus zwei miteinander verbundenen Teilen, von denen der größere stark und der kleinere leicht abgeflacht geformt ist.

Der Asteroid mit der wissenschaftlichen Bezeichnung „(486958) 2014 MU69“ hat eine ungestörte Umlaufbahn um die Sonne und gilt als primitives Objekt, das sich wahrscheinlich dort gebildet hat, wo wir es heute noch finden können. Daher ist die Frage, ob seine Form ursprünglich ist oder sich nach und nach geprägt hat.

Sublimationsbedingter Massenverlust

Unter Anwendung eines Modells, welches den Einfluss von Massenverlusten auf die Form des Körpers berücksichtigte, gehen Forscherinnen und Forscher davon aus, dass die abgeflachten Lappen von Arrokoth evolutionären Ursprungs sind. Den Grund dafür sehen sie in Ausgasungen von leichtflüchtigen Stoffen auf einer Zeitskala von etwa ein bis 100 Millionen Jahren. Ein früheres Modell ging davon aus, dass Arrokoth bereits in seiner heutigen Erscheinung entstanden ist.

Sublimation ist der Übergang eines Stoffes von einem festen in einen gasförmigen Aggregatzustand, ohne dass er vorher einen flüssigen Zustand übergeht. Diesen Phasenübergang kann man deutlich beobachten, wenn zum Beispiel eine Kiste mit Trockeneis geöffnet wird. Die Sublimation auf Arrokoth trat früh in der evolutionären Geschichte des Objektes ein, als schnell flüchtiges Eis in Schichten kurz unter der Objektoberfläche eingelagert war.

Das Hauptergebnis der Arbeit basiert auf der Kombination von thermischer Modellierung und der sich daraus ergebenden Formänderung von Arrokoth. Die Grundideen des thermischen Modells, zum Beispiel die Temperaturschichtung der oberflächennahen Zonen, die sehr geringe Wärmeleitfähigkeit und Kohäsion des porösen Materials sowie der Masseabtrag durch Dampfdruckeffekte, wurden in einer Gruppe unter der Leitung von Professor Jürgen Blum an der TU Braunschweig entwickelt.

Kürzlich wurden diese Ansätze auch bei der Analyse der Ergebnisse der Rosetta-Mission zum Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko verwendet.