DART-Mission wirft neues Licht auf Doppelasteroidensystem

Bei der Untersuchung von Daten, die von der NASA-Mission DART (Double Asteroid Redirection Test) gesammelt wurden, die im Jahr 2022 eine Raumsonde zur Kollision mit dem Asteroidenmond Dimorphos schickte, hat das Wissenschaftsteam der Mission neue Informationen über die Ursprünge des anvisierten Doppelasteroidensystems entdeckt und herausgefunden, warum die DART-Raumsonde die Umlaufbahn von Dimorphos so erfolgreich verschieben konnte.

In fünf kürzlich veröffentlichten Artikeln in Naturkommunikationerforschte das Team die Geologie des Doppelasteroidensystems, bestehend aus dem kleinen Mond Dimorphos und dem Mutterasteroiden Didymos, um seinen Ursprung und seine Entwicklung zu charakterisieren und seine physikalischen Eigenschaften einzugrenzen.

„Diese Erkenntnisse geben uns neue Einblicke in die Art und Weise, wie sich Asteroiden im Laufe der Zeit verändern können“, sagte Thomas Statler, leitender Wissenschaftler für Sonnensystem-Kleinkörper am NASA-Hauptsitz in Washington. „Das ist nicht nur wichtig für das Verständnis der erdnahen Objekte, die im Fokus der Planetenverteidigung stehen, sondern auch für unsere Fähigkeit, aus diesen Überresten der Planetenentstehung die Geschichte unseres Sonnensystems abzulesen. Dies ist nur ein Teil der Fülle an neuen Erkenntnissen, die wir durch DART gewonnen haben.“

Olivier Barnouin und Ronald-Louis Ballouz vom Johns Hopkins Applied Physics Laboratory (APL) in Laurel, Maryland, leiteten ein Artikel, der die Geologie beider Asteroiden analysierte und zog Rückschlüsse auf ihre Oberflächenmaterialien und inneren Eigenschaften. Anhand von Bildern, die von DART und dem begleitenden Cubesat LICIACube aufgenommen wurden – zur Verfügung gestellt von der italienischen Raumfahrtagentur (ASI) – beobachtete das Team die Topographie des kleineren Asteroiden Dimorphos, die Felsbrocken unterschiedlicher Größe aufwies. Im Vergleich dazu war der größere Asteroid Didymos in niedrigeren Höhen glatter, in höheren Höhen jedoch felsiger und hatte mehr Krater als Dimorphos. Die Autoren schlussfolgerten, dass sich Dimorphos wahrscheinlich in einem großen Massenabwurfereignis von Didymos abgespalten hat.

Es gibt natürliche Prozesse, die die Rotation kleiner Asteroiden beschleunigen können, und es mehren sich die Hinweise darauf, dass diese Prozesse für die Umformung dieser Körper oder sogar für das Abschleudern von Material von ihrer Oberfläche verantwortlich sein könnten.

Analysen haben ergeben, dass sowohl Didymos als auch Dimorphos schwache Oberflächeneigenschaften aufweisen, was das Team zu der Annahme veranlasste, dass die Oberfläche von Didymos 40–130 Mal älter ist als die von Dimorphos, wobei das Alter von Didymos auf 12,5 Millionen Jahre und das von Dimorphos auf weniger als 300.000 Jahre geschätzt wird. Die geringe Oberflächenstärke von Dimorphos hat wahrscheinlich zu den erheblichen Auswirkungen von DART auf seine Umlaufbahn beigetragen.

„Die Bilder und Daten, die DART im Didymos-System gesammelt hat, boten eine einzigartige Gelegenheit, einen geologischen Blick aus der Nähe auf ein erdnahes Doppelasteroidensystem zu werfen“, sagte Barnouin. „Allein aus diesen Bildern konnten wir eine Menge Informationen über die geophysikalischen Eigenschaften von Didymos und Dimorphos ableiten und unser Verständnis über die Entstehung dieser beiden Asteroiden erweitern. Wir verstehen auch besser, warum DART bei der Bewegung von Dimorphos so effektiv war.“

Maurizio Pajola vom Nationalen Institut für Astrophysik (INAF) in Rom und Co-Autoren leiteten ein Aufsatz, in dem die Formen und Größen der verschiedenen Felsbrocken verglichen werden und ihre Verteilungsmuster auf den Oberflächen der beiden Asteroiden. Sie stellten fest, dass die physikalischen Eigenschaften von Dimorphos darauf hindeuten, dass er sich in mehreren Phasen gebildet hat, wahrscheinlich aus Material, das von seinem Mutterasteroiden Didymos geerbt wurde. Diese Schlussfolgerung untermauert die vorherrschende Theorie, dass einige binäre Asteroidensysteme aus abgestoßenen Überresten eines größeren primären Asteroiden entstehen, die sich zu einem neuen Asteroidenmond zusammenballen.

Alice Lucchetti, ebenfalls vom INAF, und ihre Kollegen fanden heraus, dass thermische Ermüdung – die allmähliche Schwächung und Rissbildung eines Materials durch Hitze –könnte Felsbrocken schnell zerbrechen auf der Oberfläche von Dimorphos, wodurch Oberflächenlinien entstehen und die physikalischen Eigenschaften dieses Asteroidentyps schneller verändert werden als bisher angenommen. Die DART-Mission war wahrscheinlich die erste Beobachtung eines solchen Phänomens bei diesem Asteroidentyp.

Unter der Leitung der Forscherin Naomi Murdoch vom ISAE-SUPAERO in Toulouse, Frankreich, und ihrer Kollegen stellte eine von den Studentinnen Jeanne Bigot und Pauline Lombardo geleitete Studie fest, Die Tragfähigkeit von Didymos— die Fähigkeit der Oberfläche, einwirkende Lasten zu tragen — soll mindestens 1.000 Mal geringer sein als die von trockenem Sand auf der Erde oder Mondboden. Dies gilt als wichtiger Parameter zum Verständnis und zur Vorhersage der Reaktion einer Oberfläche, auch zum Zweck der Verschiebung eines Asteroiden.

Colas Robin, ebenfalls von ISAE-SUPAERO, und Co-Autoren analysierten die Oberflächenfelsen auf Dimorphosund sie mit denen auf anderen Trümmerhaufen-Asteroiden verglichen, darunter Itokawa, Ryugu und Bennu. Die Forscher stellten fest, dass die Felsbrocken ähnliche Merkmale aufwiesen, was darauf schließen lässt, dass alle diese Arten von Asteroiden auf ähnliche Weise entstanden und sich entwickelt haben. Das Team stellte auch fest, dass die längliche Form der Felsbrocken um die DART-Einschlagstelle darauf hindeutet, dass sie wahrscheinlich durch Aufprallprozesse entstanden sind.

Diese neuesten Erkenntnisse geben einen besseren Überblick über die Ursprünge des Didymos-Systems und tragen zum Verständnis der Entstehung solcher Planetenkörper bei. Während sich die Hera-Mission der ESA (European Space Agency) darauf vorbereitet, die Kollisionsstelle von DART im Jahr 2026 erneut zu besuchen, um die Folgen des allerersten Planetenverteidigungstests weiter zu analysieren, bietet diese Forschung eine Reihe von Tests für das, was Hera finden wird, und trägt zu aktuellen und zukünftigen Erkundungsmissionen bei, während sie gleichzeitig die Planetenverteidigungsfähigkeiten stärkt.