ASTEROIDEN
Itokawa und das Weltraumwetter
Redaktion / Pressemitteilung der Universität Jena
astronews.com
27. Oktober 2013

Im Jahr 2005 nahm die japanische Sonde Hayabusa eine kleine Probe auf dem Asteroiden Itokawa und brachte sie anschließend zur Erde. Das Material wurde inzwischen in verschiedenen Laboratorien untersucht - auch an der Universität Jena. Bei der dortigen Analyse ließ sich sogar der Einfluss des Weltraumwetters auf den Asteroiden nachweisen.

In diesem fest verschraubten Metallzylinder sind vor einem Jahr zwei mikroskopisch kleine Staubkörnchen vom Asteroiden Itokawa am Institut für Geowissenschaften der Universität Jena angeliefert worden. Foto: Jan-Peter Kasper / FSU Jena

Mineralogen der Universität Jena haben in ihrem Labor jetzt den Einfluss des sogenannten Weltraumwetters auf einen Asteroiden nachweisen können. Als Weltraumwetter fassen Wissenschaftler bestimmte externe Einflüsse auf ein Objekt zusammen, etwa die kosmische Strahlung, den Sonnenwind oder Partikelströme nach Sonneneruptionen.

Möglich machten diese Untersuchungen Staubpartikel des Asteroiden (25143) Itokawa. An ihnen konnten Prof. Dr. Falko Langenhorst und sein Team Spuren von Partikel-Einschlägen auf der Oberfläche des Asteroiden nachzuweisen. Die Ergebnisse hat der Mineraloge unlängst während der Tagung "HAYABUSA 2013: Symposium of Solar System Materials" im japanischen Sagamihara vorgestellt.

Die japanische Weltraumagentur JAXA hatte all diejenigen Wissenschaftler zu der Tagung eingeladen, die Probenmaterial der japanischen Mission Hayabusa untersucht hatten. Die Raumsonde Hayabusa war 2005 auf dem Asteroiden Itokawa gelandet, hatte Bodenproben genommen und sie über eine Distanz von mehr als 40 Millionen Kilometern zur Erde transportiert (astronews.com berichtete). Weltweit hat die JAXA nur acht Forschern außerhalb Japans Material für eigene Untersuchungen zur Verfügung gestellt – einer davon ist der Jenaer Mineraloge Langenhorst.

Ziel seiner Untersuchungen war jedoch nicht, mehr über das Weltraumwetter auf Itokawa zu erfahren:  "Uns interessierten in erster Linie die chemische Zusammensetzung und Kristallbaufehler der Asteroidenminerale, denn diese ermöglichen es, Rückschlüsse auf die Urprozesse unseres Sonnensystems zu ziehen", erläutert Langenhorst. So lassen sich anhand der Mineralzusammensetzung der Staubkörnchen nicht nur Aussagen über die Entstehung des Asteroiden und seiner Geschichte machen. Sie gibt darüber hinaus auch Auskunft über die "Kinderstube" des gesamten Sonnensystems.

Im Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter, wo auch Itokawa seine Bahn zieht, ist die Zeit seit der Entstehung der Planeten praktisch stehen geblieben. Seit sich vor etwa 4,5 Milliarden Jahren die Asteroiden um die junge Sonne durch Zusammenballung von Staubpartikeln gebildet haben, sind sie nahezu unverändert geblieben.

Auf der Erde ist das anders: Sie hat sich durch Prozesse wie Kern-Mantel-Trennung, Verwitterung und Plattentektonik kontinuierlich verändert, so dass die ursprünglichen Gesteinsinformationen über die Frühgeschichte "überschrieben" wurden - wie Daten auf einer formatierten Computerfestplatte. "Nur durch Proben von Asteroiden und Kometen können wir heute noch direkte Einblicke in die frühe Entstehungsgeschichte des Sonnensystems erhalten", so Langenhorst.

Die chemische und strukturelle Analyse der Asteroidenpartikel bestätigte die urtümliche Zusammensetzung von Itokawa. Die Staubpartikel bestehen zum überwiegenden Teil aus Silikatmineralen wie Olivin und Pyroxen. Weitere Bestandteile sind Eisen-Nickel-Verbindungen und Eisensulfide. Auch konnten die Spuren der "Weltraum-Bewitterung" anhand der Strukturveränderungen der Minerale eindeutig nachgewiesen werden.

Für ihre Untersuchungen nutzte das Jenaer Team eine äußert filigrane Arbeitstechnik: Aus den nur 40 mal 50 Mikrometer (Tausendstel Millimeter) kleinen Partikeln haben Langenhorst und seine Mitarbeiter mit Hilfe einer Ionenfeinstrahlanlage an einem Rasterelektronenmikroskop zunächst hauchdünne Scheiben herausgefräst, jede wenige Nanometer dick. Diese konnten anschließend mit einem Transmissionselektronenmikroskop untersucht werden, das eine Durchleuchtung von Probenmaterial mit Elektronen erlaubt.

Diese Technik können die Mineralogen zukünftig verstärkt in Jena nutzen: Gerade ist am Lehrstuhl von Langenhorst ein Hochleistungs-Transmissionselektronenmikroskop in Betrieb genommen worden. Das rund 1,5 Mio. Euro teure Gerät ist aus Mitteln des Leibniz-Forschungspreises finanziert worden, mit dem der Jenaer Wissenschaftler im Jahr 2007 ausgezeichnet worden war.