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Raumsonde Dawn erreicht ihre niedrigste Umlaufbahn um Ceres

Die NASA-Raumsonde Dawn liefert hochaufgelöste Bilder des Zwergplaneten Ceres.

12. Januar 2016

Die NASA-Raumsonde Dawn, die im März 2015 den Zwergplaneten Ceres erreicht hat, ist nun in ihrer niedrigsten Umlaufbahn angekommen. Seit Dezember 2015 umkreist sie diesen größten Himmelskörper des zwischen Mars und Jupiter gelegenen Asteroidengürtels in einer Höhe von nur 385 km. Aus dieser niedrigen Umlaufbahn liefern die Kameras an Bord eine bislang unerreichte Abbildungsgenauigkeit auf der Oberfläche des Zwergplaneten von 35 Metern pro Pixel. Die Bilder zeigen eine überraschende Vielfalt an Kraterlandschaften. Aus der Beschaffenheit der Einschlagkrater lässt sich die Zusammensetzung der oberflächennahen Schichten von Ceres bestimmen. Die Ergebnisse bestätigen frühere Befunde, dass sich in nur geringer Tiefe unter der überwiegend aus Gestein bestehenden Oberfläche hart gefrorenes Wassereis befinden muss.

“Viele der Oberflächendetails, die wir seit der Ankunft von Dawn bei Ceres kennen, können wir jetzt mit wesentlich höherer Genauigkeit untersuchen”, berichtet der Leiter des Dawn-Kamera-Teams Dr. Andreas Nathues vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen. Eines der kürzlich mit dem Kamerasystem der Dawn-Sonde aufgenommenen Bilder zeigt den etwa 25 Kilometer großen Einschlagkrater Kupalo, der nach der slawischen Göttin der Fruchtbarkeit benannt ist. Am Kraterrand befinden sich auffällig helle in radialer Richtung verlaufende Streifen, die vermutlich durch Hangrutschungen entstanden sind. Auch der Kraterboden zeigt mehrere helle Flecken. Ähnliche helle Ablagerungen wurden schon früher vielfach auf der Oberfläche von Ceres gefunden. Hierbei handelt es sich vermutlich um wasserhaltiges Magnesiumsulfat oder um andere helle Salze, wie sie auch in Salzseen auf der Erde vorkommen. Unter der Oberfläche von Ceres muss sich deshalb zumindest stellenweise hart gefrorenes Eis befinden, das auch Salze enthält. Wird dieses Eis durch Einschläge von Asteroiden freigelegt, kann es allmählich verdampfen, zurück bleibt das ursprünglich im Wasser gelöste Salz. “Die Untersuchung dieser hellen Ablagerungen auf der Oberfläche von Ceres wird eines der Hauptziele für die Dawn-Mission in den nächsten Monaten sein”, so Dr. Martin Hoffmann, der Mitglied des Dawn-Kamerateams am MPS ist. 

<p>Der Krater Kupalo (Durchmesser etwa 25 km). Die noch sehr scharfen wenig verwitterten Oberfl&auml;chendetails insbesondere am Kraterrand deuten auf ein geringes Alter dieses Kraters hin. Bei den hellen Flecken handelt es sich wahrscheinlich um Salzablagerungen, die aus unterirdischem Eis freigesetzt wurden.</p> Bild vergrößern

Der Krater Kupalo (Durchmesser etwa 25 km). Die noch sehr scharfen wenig verwitterten Oberflächendetails insbesondere am Kraterrand deuten auf ein geringes Alter dieses Kraters hin. Bei den hellen Flecken handelt es sich wahrscheinlich um Salzablagerungen, die aus unterirdischem Eis freigesetzt wurden.

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Der Krater Kupalo hat keinen wie sonst bei Einschlagkratern dieser Größe üblichen Zentralberg. Stattdessen befindet sich in der Kratermitte gleich eine ganze Bergkette, die sich über eine Länge von mehr als sieben Kilometern erstreckt. Ähnliche Bergketten wiederholen sich mehrfach in der Nähe des Kraterrandes. Der übrige Kraterboden ist auffällig flach und zeigt keine Anzeichen von kleineren später entstandenen Einschlagkratern, was auf ein vergleichsweise geringes Alter von Kupalo hindeutet. Auffällig ist weiterhin sein nicht-kreisförmiger Kraterrand. 

<p>Eine 35 mal 35 Kilometer gro&szlig;e Detailaufnahme des Kraters Dantu (Durchmesser etwa 125 Kilometer), die ein dichtes Netzwerk von Br&uuml;chen zeigt.</p> Bild vergrößern

Eine 35 mal 35 Kilometer große Detailaufnahme des Kraters Dantu (Durchmesser etwa 125 Kilometer), die ein dichtes Netzwerk von Brüchen zeigt.

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<p>Der Krater Messor mit einem Durchmesser von etwa 42 Kilometern. In der rechten Bildh&auml;lfte sind noch die &Uuml;berreste eines &auml;lteren gr&ouml;&szlig;eren Kraters zu erkennen, den Messor zum Teil &uuml;berlagert. Auff&auml;llig sind auch die wellenf&ouml;rmigen Strukturen am Boden von Messor.</p> Bild vergrößern

Der Krater Messor mit einem Durchmesser von etwa 42 Kilometern. In der rechten Bildhälfte sind noch die Überreste eines älteren größeren Kraters zu erkennen, den Messor zum Teil überlagert. Auffällig sind auch die wellenförmigen Strukturen am Boden von Messor.

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Ein anderer Krater, Dantu, erscheint auf den Bildern auffällig flach und besitzt ein Netzwerk von Brüchen, wie es sie in ähnlicher Form auch in Kratern auf unserem Erdmond gibt. “Bei ihrer Entstehung ist wahrscheinlich entscheidend, dass die äußeren Schichten von Ceres nicht durchgehend aus hartem Gestein bestehen. Beim Einschlag des Asteroiden wurde Wassereis unter der Oberfläche zumindest teilweise geschmolzen” erklärt Hoffmann. “Kühlt es sich anschließend ab, kann es sich stark zusammenziehen und eine Vielzahl von Rissen bilden”.

Der Krater Messor zeigt eine sehr ungewöhnliche Form. Sein Rand ist wie auch derjenige von Kupalo unregelmäßig geformt und der Kraterboden zeigt deutlich wellenförmige Muster. Messor ist einem älteren Krater überlagert, dessen Überreste noch zu erkennen sind. Bei Messor fehlt ein wie sonst bei Einschlagkratern dieser Größe üblicher Zentralberg und sein Rand ist auffällig unregelmäßig geformt. Die Häufigkeit von kleineren Einschlagkratern am Boden von Messor ist nur unwesentlich geringer als außerhalb des Kraters, was auf ein hohes Alter dieses Kraters hindeutet. 

Ein weiterer etwa 30 Kilometer großer bisher unbenannter Krater besitzt einen ausgeprägten Zentralberg sowie auffällige Terrassen, die sich über den gesamten Kraterboden erstrecken. Auch diese Strukturen deuten darauf hin, dass hier ein Asteroid in Material eingeschlagen ist, das direkt nach dem Einschlag eine hohe Mobilität gehabt hat, wie etwa Wassereis.

<p>Bisher unbenannter Krater mit wellenf&ouml;rmigen Strukturen am Kraterboden und einem deutlichen Zentralberg. (Durchmesser 30 Kilometer)</p> Bild vergrößern

Bisher unbenannter Krater mit wellenförmigen Strukturen am Kraterboden und einem deutlichen Zentralberg. (Durchmesser 30 Kilometer)

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Die Beschaffenheit der Krater und die gefundenen Strukturen zeigen, dass ein wesentlicher Teil der oberflächennahen Schichten von Ceres aus Eis bestehen muss und nicht durchgehend aus hartem Gestein, wie es zum Beispiel beim Erdmond der Fall ist. Schlägt ein Asteroid auf die Oberfläche von Ceres ein, wird das Oberflächenmaterial teilweise oder ganz geschmolzen. Beim Erstarren kann sich eine Vielzahl von Strukturen bilden, die bei Einschlägen in Gestein wesentlich schwächer ausgeprägt sind oder komplett fehlen. Auch wenn diese Prozesse im Detail noch nicht vollständig verstanden sind, erklären sie die beobachteten Bruchlinien, die Terrassen, das häufige Fehlen von Zentralbergen oder die unregelmäßigen Kraterränder.

Die Raumsonde Dawn startete im September 2007 auf ihre Reise in den Asteroidengürtel, der sich zwischen den Umlaufbahnen von Mars und Jupiter befindet. Im Jahr 2011 erreichte sie den Asteroiden Vesta und untersuchte diesen mehr als ein Jahr lang. Am 6. März 2015 schwenkte Dawn in eine Umlaufbahn um den Zwergplaneten Ceres ein und umkreist diesen seit Dezember 2015 in nur 385 Kilometern Höhe über der Oberfläche. Noch mindestens bis zum 30. Juni 2016 wird die Sonde den Himmelskörper aus diesem Abstand untersuchen und nach dem Ende der Mission dort für immer verbleiben. 

Die Mission Dawn wird vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der amerikanischen Weltraumbehörde NASA geleitet. JPL ist eine Abteilung des California Institute of Technology in Pasadena. Die University of California in Los Angeles ist für den wissenschaftlichen Teil der Mission verantwortlich. Das Kamerasystem an Bord der Raumsonde wurde unter der Leitung des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung in Göttingen in Zusammenarbeit mit dem Institut für Planetenforschung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Berlin und dem Institut für Datentechnik und Kommunikationsnetze in Braunschweig entwickelt und gebaut. Das Kamera-Projekt wird finanziell von der Max-Planck-Gesellschaft, dem DLR und NASA/JPL unterstützt.

 
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