Vesta hat eine überraschend dicke Kruste

19. Juli 2014, 18:00
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Entdeckung könnte dazu führen, dass herkömmliche Modelle zur Planetenentstehung überdacht werden müssen

Bern - Unerwartete Messergebnisse führen immer wieder dazu, dass bestehende Theorien vielleicht nicht gleich komplett über den Haufen geworfen, aber zumindest neu überdacht und eventuell modifiziert werden müssen. In einem aktuellen Fall, von dem die Universität Bern berichtet, geht es um die Entstehung von Planeten.

Der schnelle Weg zum Planeten

Der allgemein akzeptierten Theorie zur Planetenentstehung zufolge handelt es sich um einen mehrstufigen Prozess, der von Kollisionen vorangetrieben wird: Die Partikel in der protoplanetaren Scheibe um einen neuentstandenen Stern kollidieren, verkleben und bilden ein sogenanntes Planetesimal. Dieses wächst im Lauf der Zeit durch kontinuierliche Aufnahme neuer Masse von Millimeter- zu Kilometergröße an, kollidiert mit anderen seiner Art und vergrößert sich damit weiter.

... bis es schließlich ausreichende Dimensionen erreicht, um sich in seinem Inneren aufzuheizen, einen Protoplaneten und in weiterer Folge schließlich einen Planeten zu bilden. Dessen Kern, Mantel und Kruste haben eine charakteristische Zusammensetzung - und auch deren jeweilige Dicke ist nicht beliebig. Insgesamt kann dieser Prozess nach kosmischem Maßstab erstaunlich schnell ablaufen und innerhalb weniger 100.000 Jahre abgeschlossen sein.

Vesta überrascht

Nun kommen neue Erkenntnisse zum elliptischen Asteroiden Vesta ins Spiel, der mit seinem Maximalradius von 280 Kilometern schon als Kandidat für eine Hochstufung auf Zwergplanetenstatus gehandelt wurde, wie es beim noch größeren Asteroiden Ceres bereits geschehen ist. Vesta ist zudem laut Uni Bern der einzige bekannte Asteroid, der eine erdähnliche Struktur aufweist - mit einem Kern, einem Mantel und einer Kruste.

Computersimulationen des Berner Astrophysikers Martin Jutzi zeigten bereits vor einem Jahr, wie Vesta durch den Zusammenprall mit zwei Meteoriten ihre elliptische Form erhielt. Nun halfen Jutzis Simulationen, das Innenleben von Vesta noch weiter offenzulegen - mit einem überraschenden Ergebnis, das in "Nature" veröffentlicht wurde: Die Kruste des Asteroiden scheint viel dicker zu sein als angenommen, und der darunterliegende Mantel, der den Kern umhüllt, viel dünner.

Die Datengrundlage

Ausgangspunkt der Berechnungen waren zwei riesige Einschlagskrater auf Vesta. Jutzi untersuchte anhand seiner Modellberechnungen, wie diese Krater entstanden sind und wie die Zusammensetzung der Gesteine auf der Oberfläche von Vesta nach den großen Meteoriteneinschlägen aussehen sollte.

Ein Vergleich mit den Daten der NASA-Sonde "Dawn", die Vesta umkreiste, brachte zutage, dass etwas fehlte: Das Mineral Olivin, der Hauptbestandteil des Mantelmaterials, das nach einem so tiefen Einschlag eigentlich überall auf der Oberfläche herumliegen sollte, war nicht auffindbar.

"Wir gingen von einer Krustendicke von 30 Kilometern aus", sagt Jutzi. "Dass aber kein Olivin aus der darunterliegenden Mantelschicht vorhanden ist, zeigt, dass die Meteoriten die Kruste trotz ihrer Einschlagstiefe von 80 Kilometern nicht durchdringen konnten und diese also viel dicker sein muss als angenommen."

Folgerung mit unklaren Konsequenzen

Damit verschieben sich auch die Proportionen: Wenn die Kruste dicker ist als 80 Kilometer, muss der darunterliegende Mantel viel dünner sein - was auf eine andere Zusammensetzung des Materials schließen lässt. "Möglicherweise wurde die Kruste durch im Mantel gebildete vulkanische Brocken verdickt, die teilweise an die Oberfläche gelangten", sagt Jutzi.

Dies wirft neue Fragen auf, wie Vesta zusammengesetzt ist bzw. wie sie entstanden ist. Und da sie gewissermaßen eine Verwandte der Erde und anderer Planeten ist, erstreckt sich diese neue Unsicherheit auch auf diese. (red, derStandard.at, 19. 7. 2014)

  • Der Asteroid Vesta und sein innerer Aufbau:
    foto: apa/epa/nasa/jpl-caltech/ucal/mps/dlr/ida

    Der Asteroid Vesta und sein innerer Aufbau:

  • Artikelbild
    grafik: epfl
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