Hintergrund | 04.01.2013

Erdnahe Asteroiden

Gefahr aus der Nachbarschaft

Nur ein winziger Bruchteil der kleinen erdnahen Asteroiden ist bekannt, dabei hätte ein Treffer verheerende Folgen. ESA-Forscher planen jetzt ein Überwachungsprogramm.
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Am 6. Oktober 2008 stieß der amerikanische Astronom Richard Kowalski bei seinen Beobachtungen auf ein unbekanntes, sich rasch bewegendes Objekt mit Kollisionskurs auf die Erde. Rasch durchgeführte Messungen und Berechnungen zeigten: Der Himmelskörper würde bereits 20 Stunden später über dem Sudan niedergehen. Es war das erste Mal, dass der Einschlag eines Asteroiden auf der Erde korrekt vorhergesagt wurde. Zum Glück war der Brocken mit drei bis vier Metern recht klein – er zerbrach noch in der Luft und verstreute Hunderte von Bruchstücken über die dünn besiedelte Region.

Schäden richtete der kosmische Gesteinshagel nicht an – aber nicht immer geht es so glimpflich ab. 1908 kam es über den bewaldeten Ebenen nahe dem Fluss Steinige Tunguska in Sibirien zu einer gewaltigen Explosion. Über Hunderte von Kilometern hinweg war der Donner zu hören, rund um den Erdball wurden seismische Erschütterungen registriert. In einem Gebiet von über 2000 Quadratkilometern knickten Bäume wie Streichhölzer ab, und direkt unterhalb des Explosionsherds wütete ein Waldbrand. Auch wenn noch immer nicht restlos geklärt ist, was die gewaltige Detonation auslöste, halten Wissenschaftler den Einschlag eines rund 50 Meter großen Asteroiden für die plausibelste Erklärung. Würde ein solcher Tunguska-Asteroid über einer Großstadt niedergehen, wäre eine Katastrophe unvorstellbaren Ausmaßes die Folge.

Derartige Einschläge sind keine Seltenheit: Objekte im Größenbereich von fünf bis zehn Metern und einer Explosionskraft vergleichbar mit der Hiroschima-Bombe treffen etwa einmal pro Jahr auf die Erde. Zum Glück explodieren diese Brocken bereits in der Hochatmosphäre und richten deshalb am Erdboden keinen Schaden an. Alle 2000 bis 3000 Jahre kommt es jedoch zu einer mit dem Tunguska-Ereignis vergleichbaren Katastrophe. Denn das Weltall rund um die Erde ist nicht leer. Zwar ziehen die meisten Asteroiden ihre Bahnen zwischen Mars und Jupiter. Doch enge Begegnungen, Zusammenstöße und auch der Schwerkrafteinfluss von Jupiter sorgen dafür, dass immer wieder Asteroiden in das innere Sonnensystem hineingeworfen werden.

Nur die Großen sind aufgespürt

Near Earth Objects – erdnahe Objekte –, kurz NEOs, nennen die Himmelsforscher all jene Körper, die der Bahn der Erde nahekommen. Die strenge wissenschaftliche Definition lautet: Der sonnennächste Punkt ihrer Umlaufbahn darf maximal 1,3 Astronomische Einheiten – dem mittleren Abstand Erde-Sonne – von unserem Zentralgestirn entfernt sein. Mit zahlreichen Beobachtungsprojekten versuchen Astronomen in aller Welt, NEOs aufzuspüren und ihre Bahnen zu bestimmen – um eine möglichst lange Vorwarnzeit bei drohenden Kollisionen mit der Erde zu haben.

(433) Eros
  (433) Eros
Der erste erdnahe Asteroid – (433) Eros – wurde im August 1898 von dem deutschen Astronomen Gustav Witt entdeckt. Der Gesteinskörper hat eine für solche Objekte vergleichsweise große Ausdehnung von maximal 33 Kilometern. Die Aufnahme entstand beim Vorbeiflug der Raumsonde NEAR Shoemaker

Federführend bei der Suche ist die amerikanische Raumfahrtbehörde NASA, die vom US-amerikanischen Kongress den Auftrag erhalten hat, alle NEOs zu erfassen, die größer als ein Kilometer sind. Der Einschlag eines solchen Asteroiden hätte globale Konsequenzen. Die NASA-Forscher schätzen, dass sie inzwischen 90 Prozent der großen NEOs erfasst haben, rund 900 an der Zahl.

"Bei Objekten der Tunguska-Größe sieht es erheblich schlechter aus", erklärt Detlef Koschny, der das NEO-Programm der Europäischen Raumfahrtorganisation ESA leitet. "Wir schätzen, dass wir erst ein Prozent aller Körper kennen, die größer als 50 Meter sind – vermutlich gibt es Millionen davon." Um diese gravierende Lücke zu schließen, hat die ESA ein zur NASA-Suche komplementäres Programm initiiert: "Wir wollen alle Objekte, die größer als der Tunguska-Asteroid sind, mindestens drei Wochen vor ihrer Begegnung mit der Erde aufspüren." Das bedeutet: drei Wochen Vorwarnzeit für eine Katastrophe, die die Fläche einer Großstadt verwüsten könnte.



"Wir schätzen, dass wir erst ein Prozent aller Körper kennen, die größer als 50 Meter sind" (Detlef Koschny)

Noch steckt dieses Programm in der Planungsphase. Eine Reihe rund um den Globus stationierter Teleskope mit einem Spiegeldurchmesser von einem Meter und einem großen Gesichtsfeld – etwa dem 200-Fachen der vom Vollmond bedeckten Fläche – sind nötig. "Mit vier solchen Fernrohren kann man den ganzen Nachthimmel einmal pro Nacht abscannen", so Koschny. Der Forscher hofft, dass das derzeit diskutierte ESA-Budget für die nächsten vier Jahre wenigstens den Bau eines ersten Teleskops erlaubt.

Suche nach dem beweglichen Fleck

Vollautomatisch nehmen die Fernrohre solcher Überwachungsprojekte mit ihren elektronischen Detektoren jede Himmelsregion im Abstand von mehreren Minuten mindestens dreimal auf. Die meisten Objekte auf diesen Aufnahmen sind Sterne und Galaxien – und diese stehen bei allen Aufnahmen an exakt der gleichen Stelle. Asteroiden jedoch bewegen sich schnell vor diesem Sternenhintergrund, befinden sich also von Aufnahme zu Aufnahme an verschiedenen Stellen. Aus der Verschiebung können die Astronomen sofort eine vorläufige Bahn berechnen. Damit sind weitere, genauere Messungen möglich, die schließlich zur Bestimmung einer genauen Bahn und zu Vorhersagen über etwaige Begegnungen mit der Erde führen.

Verräterische Bewegung
  Verräterische Bewegung
Asteroiden bewegen sich sehr schnell im Vergleich zu den Objekten im Hintergrund. Auf zeitlich gestaffelten Aufnahmen lassen sich die Himmelskörper so aufspüren – wie hier im Fall des Asteroiden Apophis, der der Erde gefährlich nahe kommen könnte.

Wie schwierig solche Prognosen sind, zeigt die Geschichte des Asteroiden Apophis, der 2004 für Aufregung sorgte: Die NASA verkündete auf Basis erster Bahnberechnungen eine Kollisionswahrscheinlichkeit von 2,7 Prozent für den 13. April 2029. Archivfotos erlaubten dann eine genauere Bestimmung der Bahn und zeigten, dass der Asteroid zumindest 2029 gefahrlos an der Erde vorbeifliegt. Für die nächste Begegnung des 270 Meter großen Objekts mit der Erde im Jahr 2036 ist ein Einschlag allerdings noch immer nicht völlig ausgeschlossen – Radarmessungen im kommenden Jahr sollen hier endgültig Klarheit bringen.

Eine 100-prozentige Sicherheit können die Überwachungsprogramme von NASA und ESA ohnehin nicht bieten. Denn manche NEOs ziehen ihre Bahn vollständig innerhalb des Erdorbits. Diese Himmelskörper sind von der Erde aus nur schwer zu beobachten, da sie sich stets in der Nähe der Sonne aufhalten. Diese "Inner Earth Objects" ließen sich nur mit einem Weltraumteleskop vollständig erfassen, das weit innerhalb der Erdbahn die Sonne umkreist – konkrete Pläne für eine solche Mission gibt es jedoch bislang nicht.

Aus der Tiefe des Raums

Ein weitere Gefahr sind Kometen, die völlig unvorhersehbar aus den äußeren Zonen des Sonnensystems auftauchen und bis in das innere Sonnensystem eindringen können. Zwar werden solche Schweifsterne meist schon in weiter Ferne entdeckt, Monate bevor sie die Erdbahn kreuzen. Doch wenn ein Komet tatsächlich auf Kollisionskurs mit der Erde wäre, würde selbst diese Vorwarnzeit nichts nützen. Kometen sind mehrere Kilometer große "schmutzige Schneebälle", Konglomerate aus Wassereis, gefrorenen Gasen, Staub und Gesteinsbrocken.

Was ein solcher Himmelskörper anrichten kann, zeigte 1994 der Absturz des zerfallenen Kometen Shoemaker-Levy 9 auf dem Jupiter. Die 21, zwischen 50 Meter und einem Kilometer großen Fragmente des Kometen setzten eine Energie frei, die 50 Millionen Hiroschima-Bomben entspricht. Sie hinterließen über Monate hinweg sichtbare Gasblasen in der Atmosphäre des Planeten, jede für sich so groß wie die ganze Erde.

Träfe ein solcher Komet die Erde – es wäre das Ende der menschlichen Zivilisation, ähnlich wie vor 65 Millionen Jahren der Einschlag eines großen Asteroiden die Ära der Dinosaurier beendet hat. Die Forscher der NASA und der ESA denken zwar über Abwehrmaßnahmen gegen Asteroiden nach – aber gegenüber einem Kometen aus dem äußeren Sonnensystem müssten sie kapitulieren.

© Spektrum.de
Asteroid Ida

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