Osiris-Rex: Warum Bennu und ähnliche Asteroidenoberflächen felsig sind

Laut der NASA-Mission Osiris-Rex gibt es auf dem Asteroiden Bennu kaum Regolith. Forschende wollen herausgefunden haben, warum das so ist.

Artikel veröffentlicht am 25. Oktober 2021, 16:00 Uhr, Patrick Klapetz

Ein Bild der Raumsonde Osiris-Rex über die Oberfläche des Asteroiden Bennu. (Bild: NASA, Goddard, University of Arizona)

Forschende einer vor Kurzem im Fachmagazin Nature veröffentlichten Studie mit dem Titel "Fine-regolith production on asteroids controlled by rock porosity" (engl. "Die Produktion von Feinregolith auf Asteroiden wird durch die Porosität des Gesteins gesteuert") haben herausgefunden, dass das hochporöse Gestein vom Asteroiden Bennu für den Mangel an feinem Regolith auf der Oberfläche verantwortlich ist.

Beim Start der Osiris-Rex Mission ging das Team der amerikanischen Raumfahrtbehörde NASA davon aus, dass es besonders viel Regolith auf dem Asteroiden geben müsse. Den angeblichen Beweis lieferten frühere Teleskopaufnahmen, die von der Erde aus getätigt wurden. Die Beobachter schlossen auf das Vorhandensein von Regolith - einem laut der NASA "feinkörnigen Material, das kleiner als ein paar Zentimeter ist."

Viele Felsen statt große Mengen an feinem Staub

Doch als die Raumsonde Osiris-Rex Ende 2018 beim Asteroiden Bennu ankam, fand sie keine flächenweise mit Regolith bedeckte Oberfläche vor. Stattdessen war Bennu mit Felsbrocken bedeckt. Der Planetenwissenschaftler und Mitautor der Studie, Dante Lauretta, entgegnete darauf: "Das Fehlen von feinem Regolith war nicht nur von wissenschaftlichem Interesse, sondern auch eine Herausforderung für die Mission selbst, denn die Sonde war für das Sammeln von solchem Material konzipiert."

Die Wissenschaftler konnten während der Erforschung des Asteroiden einen Prozess beobachten, mit dem Felsbrocken möglicherweise in feines Regolith zermahlt werden. Die ersten Bilder konnten aber nicht eindeutig zeigen, ob es in bestimmten Bereichen von Bennu feines Regolith oder kleine Felsen gab. Deswegen zogen die Forschenden Künstliche Intelligenz hinzu. Saverio Cambioni, Mitautor der Studie, erklärte das Vorgehen: "Wir begannen mit unserem Ansatz des maschinellen Lernens, um anhand von Infrarot-Daten feines Regolith von Gestein zu unterscheiden."

Mit maschinellem Lernen zur Lösung

Dafür wurden 122 Bereiche auf der Oberfläche von Bennu analysiert, die man Tag und Nacht beobachtete. Eine Bibliothek mit "Wärmeemissionen von feinem Regolith" soll entstanden sein, bei der "verschiedene Anteile mit Gesteinen unterschiedlicher Porosität gemischt" waren. Die Wärmeabgabe von feinem Regolith unterscheide sich von der größerer Gesteine. Die Größe der Partikel sei für die Wärmeabgabe verantwortlich, wobei diese wiederum steuere, wie porös Gesteine werden.

Das Team kam zu dem Schluss, dass sich aus den hochporösen Gesteinen von Bennu nur sehr wenig feines Regolith bilden kann. Bei Meteoriteneinschlägen würde dieses nämlich eher komprimiert als fragmentiert werden. "Grundsätzlich geht ein großer Teil der Energie des Einschlags in die Zertrümmerung der Poren, was die Fragmentierung des Gesteins und die Produktion neuen feinen Regoliths einschränkt", so die Postdoktorantin und Mitautorin Chrysa Avdellidou.

Darüber hinaus zeigten die Forschenden, dass die Rissbildung, die durch die Erwärmung und Abkühlung des Bennu-Gesteins während der Tag- und Nachtrotation des Asteroiden verursacht wird, in porösem Gestein langsamer verläuft als in dichterem Gestein, was die Bildung von feinem Regolith weiter behindere.

Im September 2023 sollen die Asteroidenproben von Bennu auf der Erde ankommen. Dann könne man die Proben im Detail untersuchen. "Dazu gehört auch das Testen der physikalischen Eigenschaften der Gesteine, um diese Studie zu verifizieren", so der Osiris-Rex-Projektwissenschaftler Jason Dworkin.