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Welt der Wissenschaft - Impaktforschung: Kosmische Einschläge auf der Erde

Das Wissen um Einschläge extraterrestrischer Projektile auf die Erde ist noch sehr jung. Weniger als 120 Jahre ist es her, dass erstmals für eine irdische geologische Struktur, den »Meteor Crater« in Arizona, ein solcher Ursprung postuliert wurde. Heute sind mehr als 200 Einschlagstrukturen auf der Erde bekannt. Wir machen eine Bestandsaufnahme.
Nördlinger Ries und Steinheimer Becken

Kreuzt ein interplanetares Objekt die Erdbahn, so kann es zur Kollision mit unserem Heimat­planeten kommen. Das gilt für Staubkörner aus dem All ebenso wie für Asteroiden und Kometen mit deutlich größeren Dimensionen. Sie treffen immer mit hoher Geschwindigkeit von mindestens 11,2 Kilometern pro Sekunde auf die irdische Atmosphäre. Staubförmige Meteoroide erzeugen dann die als Sternschnuppen oder Feuerkugeln bekannten Leuchteffekte in der oberen Atmosphäre. Je nach Zusammensetzung des Projek­tils werden größere Objekte von 50 bis 100 Metern Durchmesser in der Erdatmosphäre nicht mehr vollständig abgebremst und kollidieren mit der Erdoberfläche. Dabei entspricht die kinetische Energie für einen Impaktor mit nur 50 Meter Durchmesser und einer mittleren kosmischen Geschwindigkeit von 20 Kilometern pro Sekunde dem Äquivalent von elf Millionen Tonnen des Sprengstoffs TNT (Trini­trotoluol).

Wie bilden sich Einschlagkrater?

Die Entstehung eines Einschlagkraters lässt sich in drei Phasen gliedern – zunächst die Kontakt- und Kompressionsphase, danach die Aushub- und schließlich die Modifikationsphase (siehe »Ein Einschlagkrater ent­steht«, S. 20). In der ersten Phase wird das Projektil in Sekundenbruchteilen gestoppt, sobald es in Kontakt mit der Erdoberfläche kommt. Es dringt um das Ein- bis Zweifache seines eigenen Durchmessers in den Untergrund ein. Seine kinetische Energie wird in eine vom Einschlagpunkt radial nach außen laufende Stoßwelle transformiert. In entgegengesetzter Richtung rast diese Stoßwelle auch durch den Impaktor selbst, der in der Folge zumeist vollkommen aufgeschmolzen wird und in Teilen sogar verdampft. Die Stoßwelle führt im getroffenen Gestein ...

Kennen Sie schon …

Sterne und Weltraum – Raumzeit: Experimente zur Quantennatur

Die Relativitätstheorie Albert Einsteins ist das Meisterwerk zur Beschreibung der Schwerkraft. Seit Jahrzehnten steht aber die Frage im Raum, ob die Gravitation auf submikroskopischen Längenskalen modifiziert werden muss. Gibt es quantenhafte Austauschteilchen, die Gravitonen? In unserem Titelbeitrag stellen wir Überlegungen vor, wie man experimentell eine Quantennatur der Raumzeit testen könnte. Im zweiten Teil unseres Artikels zur Urknalltheorie beleuchten wir alternative Ansätze zur Dunklen Energie: das Local-Void- und das Timescape-Modell. Außerdem: Teil zwei unserer Praxistipps für die Astrofotografie mit dem Smartphone – Mond und Planeten im Fokus, die Ordnung im Chaos des Dreikörperproblems und woher stammen erdnahe Asteroiden?

Spektrum der Wissenschaft – Dunkle Kometen: Geisterfahrer im Sonnensystem

Eine kleine Gruppe von Himmelsobjekten sorgt für Rätselraten unter Fachleuten: Obwohl die Brocken keinen Schweif aus Gas und Staub aufweisen, bewegen sie sich wie Kometen. Was treibt diese Dunklen Kometen an? Könnten sie sogar Hinweise auf den Ursprung des Wassers auf der Erde liefern? Weitere Themen in dieser Ausgabe: Die Ökologin Katja Tielbörger und der Molekularbiologe Detlef Weigel diskutieren darüber, wie ein Kompromiss zur Neuregelung der Grünen Gentechnik aussehen könnte. Sie sind sich einig: Man muss das gesamte System betrachten. Angesichts des Internationalen Jahres der Quantenphysik gehen wir der Frage nach, warum selbst Physiker die Quantenmechanik nicht verstehen – und was ihre Formeln über die Wirklichkeit aussagen. Außerdem stellen wir Ihnen vor, was Mikrofossilien über die Zeitgenossen der Dinosaurier verraten, und wir präsentieren Ihnen die Farbenpracht des altägyptischen Tempels von Esna. Fünf Jahre arbeiteten Restauratoren an der Rekonstruktion. Das Ergebnis ist spektakulär.

Sterne und Weltraum – Überlebt – Messier 54 – Relikt einer Kollision mit unserer Galaxis

Ein Amateurastronom hat auf der Basis eigener Beobachtungen und wissenschaftlicher Erkenntnisse den Kugelsternhaufen Messier 54 untersucht, der sich optisch in der Nähe des Milchstraßenzentrums befindet. Er entpuppt sich als fernes extragalaktisches Relikt: Der Haufen ist ein Überbleibsel einer Zwerggalaxie, die mehrfach das Zentrum unserer Galaxis umläuft und dabei zerstört wird. Außerdem berichten wir über die vierjährige Marsmission der NASA-Sonde InSight, die dort unter anderem den Wärmefluss im Boden messen sollte. Weiter werfen wir einen Blick auf Forschungsansätze zur Hawking-Strahlung, nach denen unser Universum schneller als gedacht zerfallen könnte und stellen ein Projekt der Südtiroler Schülergruppe »astrocusanus« vor, die mit einem leistungsstarken Teleskop auf die Suche nach lichtschwachen Kleinkörpern geht.

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