Planetenforschung: Von nahen und fernen Welten

Als Forscher im 17. Jahrhundert begannen, Himmelskörper mit Teleskopen zu studieren, lösten sie eine Revolution des Wissens aus. Mit dem Raumfahrtzeitalter brach eine weitere neue Epoche an. Nun haben Astrophysiker sogar Himmelskörper außerhalb des Sonnensystems im Visier. Ein Veteran der Disziplin zieht Bilanz.

Joseph A. Burns

Die frühesten Versuche des Menschen, seiner Umwelt einen Sinn zu entlocken, galten den rätselhaften Lichtpunkten am nächtlichen Himmel. Die Astronomie, die älteste aller Wissenschaften, war geboren. Im größten Teil der überlieferten Geschichte beschäftigten sich Astronomen aber fast ausschließlich mit der Messung von Planetenpositionen. Ausnahmen waren außergewöhnliche Finsternisse, das Nahen von Kometen, Meteorschauer oder Helligkeitsausbrüche von Sternen, die meist als Omen gesehen wurden. Bis auf die "Wandelsterne", die wir heute als Planeten kennen, erschien der Nachthimmel den frühen Beobachtern statisch.

Im Winter 1609/10 änderte sich alles. Nur Wochen nachdem er von der holländischen Erfindung des "Fernglases" erfahren hatte, richtete Galileo Galilei (1564 – 1642) erstmals ...

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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 – Urknall: Der Anfang von allem?

Der Urknall gilt als Ursprung unseres Universums – Dunkle Materie und Dunkle Energie bestimmen die kosmische Dynamik, bleiben aber rätselhafte Platzhalter. Immer mehr Forschende zweifeln am Standardmodell und fordern neue Erklärungen. Wir zeigen Ihnen im ersten Teil des zweiteiligen Beitrags Befunde, die das kosmologische Standardmodell stützen. Um die Erde wird es eng – unser Artikel über Weltraumschrott informiert über die rasant wachsende Zahl an Objekten im erdnahen Raum. Sie führen immer häufiger dazu, dass Raumfahrzeuge ausweichen müssen. Lässt sich das noch handhaben, oder werden bestimmte Umlaufbahnen für die Raumfahrt zukünftig unbrauchbar? Darüber hinaus: Praxistipps für die Astrofotografie mit dem Smartphone, Details zum größten Sonnensturm der letzten 15 000 Jahre, den ältesten Festkörpern in unserem Sonnensystem und der ersten chinesischen Mission zur Beprobung eines Asteroiden.

Literaturtipps
Links im Netz

Panek, R.: Das Auge Gottes. Das Teleskop und die lange Entdeckung der Unendlichkeit. Klett-Cotta, Stuttgart 2001
Die Geschichte des Teleskops bis in die Gegenwart, begeisternd erzählt von einem Wissenschaftsjournalisten

Piper, S.: Exoplaneten: Die Suche nach einer zweiten Erde. Springer, Berlin. Voraussichtliches Erscheinungsdatum: 1. März 2011
Bücher über rasant voranschreitende Disziplinen veralten schnell. Dieses ist (noch) brandneu.

Burns, J. A. Sputnik, space and me. (Nature Phys. 3, 664–668 (2007))
Cuzzi, J. N. et al. An evolving view of Saturns dynamical rings. (Science 327, 1470–1475 (2010) )
McKay, D. et al. Search for past life on Mars: possible relic biogenic activity in martian meteorite AL84001. (Science 273, 924–930 (1996) )
Chyba, C. F. & Hand, K. P. Astrobiology: the study of life in the universe. (Annu. Rev. Astron. Astrophys. 43, 31–74 (2005))
Burns, J. A., Lamy, P. L. & Soter, S. Radiation forces on small particles in the solar system. (Icarus 40, 1–48 (1979) )
Bottke, W. F. et al.: The Yarkovsky and YORP effects. (Annu. Rev. Earth Planet. Sci. 34, 157–191 (2006))
Brownlee, D. et al. Comet 81P/Wild 2 under a microscope. (Science 314, 1711–1716 (2006) )
Laskar, J. & Gastineau, M. Existence of collisional trajectories of Mercury, Venus and Mars with Earth. (Nature 459, 817–819 (2009))
Tera, F., Papanastassiou, D. A. & Wasserburg, G. J. Isotopic evidence for a terminal lunar cataclysm. (Earth Planet. Sci. Lett. 22, 1–21 (1974))
Malin, M. C. & Edgett, K. S. Evidence for persistent flow and aqueous sedimentation on early Mars. (Science 302, 1931–1934 (2003) )
Malin, M. C. et al.: Present-day impact cratering rate and contemporary gulley activity on Mars. (Science 314, 1573–1577 (2006))
Hubbard, W. B., Burrows, A. & Lunine, J. I. Theory of giant planets. (Annu. Rev. Astron. Astrophys. 40, 103–136 (2002))
Deming, D. & Seager, S. Light and shadow from distant worlds. (Nature 462, 301–306 (2009) )
Lauretta, D. S. & McSween, H. Y. (eds) Meteorites and the Early Solar System II (University of Arizona Press, 2006)
Chambers, J. E. Planetary migration: what does it mean for planet formation? (Annu. Rev. Earth Planet. Sci. 37, 321–344 (2009))
Richardson, D. C. & Walsh, K. J. Binary minor planets. (Annu. Rev. Earth Planet. Sci. 34, 47–81 (2006))
Fujiwara, A. et al. The rubble-pile asteroid Itokawa as observed by Hayabusa. (Science 312, 1330–1334 (2006))
Wetherill, G. W. Formation of the terrestrial planets. (Annu. Rev. Astron. Astrophys. 18, 77–113 (1980) )
Porco, C. C. et al. Cassini observes the active south pole of Enceladus. (Science 311, 1393–1401 (2006))
Laskar, J., Levard, B. & Mustard, J. F. Orbital forcing of the martian polar layered deposits. (Nature 419, 375–377 (2002))
Planetary Science Decadal Panel (The National Academies, 2010 (kostenfrei))

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