Kometen Von wegen „schmutziger Schneeball“

Kometen haben wegen ihrer langen Schweife aus Gas und Staub schon frühzeitig die Menschen in ihren Bann gezogen. Rätselhaft sind sie trotz jüngerer Forschungsergebnisse auch heute noch. Nur drei von ihnen - der Halleysche Komet, der Komet Borrelly und der Komet Wild 2 - sind bislang mit Kameras an Bord von Raumsonden aus der Nähe erkundet worden. Dabei fanden die Wissenschaftler heraus, daß die Gemeinsamkeiten zwischen solchen Objekten möglicherweise gar nicht so groß sind, wie man früher gedacht hatte. Das lassen jedenfalls die mit der amerikanischen Raumsonde Stardust am Kometen Wild 2 gewonnenen Daten vermuten, die in der jüngsten Ausgabe der Zeitschrift "Nature" ausführlich vorgestellt werden.

Wild 2 hat sich verwandelt

Wild 2 - ein 3,3 mal 4 mal 5,5 Kilometer großes Objekt - gilt aus astronomischer Sicht als "frischer" Kometenkern, weil er erst seit 1974 der Sonne nahe kommen kann. Am 9. September jenes Jahres hatte er sich dem Jupiter bis auf etwa 900 000 Kilometer genähert und war von dessen Schwerkraft ins Innere des Sonnensystems gelenkt worden. Bei einer Begegnung mit der Sonne sublimieren auf der Oberfläche des Kometenkerns gefrorene Gase, und ein großer Kopf sowie ein prächtiger Schweif aus Gas und Staub bilden sich aus. Dadurch wandelt sich die Beschaffenheit des Kometenkerns, der, solange er noch nicht dem Einfluß der Sonne unterlag, manche Verhältnisse aus der Frühzeit des Sonnensystems konserviert hat.

Nach den gängigen Vorstellungen sind Kometenkerne "schmutzige Schneebälle" aus Eis und Staub, locker miteinander verbundenen Bestandteilen, die in einem solchen Konglomerat keinen großen Widerstand leisten. Dort, wo Eis sublimiert, bilden sich demnach Mulden ohne scharfe Konturen. Die Fotos des Halleyschen Kometen und des Kometen Borrelly sind damit verträglich, und das mehrfach beobachtete Zerbrechen solcher Kerne - unter anderem des Kometen Shoemaker-Levy 9, dessen Brocken 1994 auf den Jupiter stürzten - unterstützten dieses Modell. Der Kern von Komet Wild 2 dagegen hat Strukturen, die von einem erheblichen Widerstand des Materials zeugen: scharf begrenzte Krater und Mesas - Tafelberge, wie sie sich allerdings auch schon auf dem Kern des Kometen Borrelly angedeutet haben - mit ebenen Oberflächen.

Zwei Kratertypen auf Kometenkernen

Die Forscher haben mittlerweile zwei Kratertypen auf dem Kern von Wild 2 identifiziert. Der eine weist jeweils eine zentrale Erhebung auf. Laborexperimente haben gezeigt, daß sich solche Krater bei geringer Schwerkraft in homogenem, brüchigem und von daher vielleicht Ziegelsteinen ähnlichem Material durch einen Einschlag bilden können ("Nature", Bd. 304, S. 1764). Der andere Kratertyp mit glattem Boden und steilen Wänden - Steigungen von mehr als 70 Grad wurden gemessen - bildet sich den Experimenten zufolge in porösen Silikaten. Auch seine Form ist mehr von der Festigkeit des Materials beeinflußt worden, als die Modelle suggeriert haben. Nach Meinung der meisten beteiligten Forscher unterscheidet sich Wild 2 in seiner Struktur erheblich von Halley und Borrelly. Es ist aber nicht vollkommen ausgeschlossen, daß die Unterschiede vorgetäuscht werden, weil nur die Fotos von Wild 2 hinreichend klar sind.

Die größeren Krater und Senken haben von den Forschern vorläufige Namen erhalten. Sie heißen jetzt Right Foot (mit etwa einem Kilometer Durchmesser) und Left Foot sowie nach verstorbenen Kometen- und Meteoritenforschern Shoemaker-Becken (1,6 Kilometer), Mayo (1,2 Kilometer), Walker (1,2 Kilometer) sowie Hemenway und Rahe. Jürgen Rahe von der Remeis-Sternwarte in Bamberg, der später in den Vereinigten Staaten außerordentlich erfolgreich gearbeitet hat, wurde 1997 bei einem Unwetter von einem umstürzenden Baum erschlagen.

Unklar ist bislang, von was für Quellen die Jets aus Gas und Staub gespeist werden, die Material von der Oberfläche des Kometenkerns in den freien Weltraum befördern. Man hatte an ihren Fußpunkten große Senken erwartet, die durch den Verlust an Materie entstanden sind. Doch von den meisten Senken auf dem Kern gingen, als Stardust vorbeiflog, keine Jets aus - vielleicht, weil dort die Aktivität bereits beendet war. Neun der zwanzig beobachteten Jets waren auf nur zwei Senken zurückzuführen. Zur Überraschung der Forscher waren zwei sogar bis auf die von der Sonne fortweisende Seite des Kometenkerns zu verfolgen.

Annäherung bis auf 236 Kilometer

Die Sonde Stardust ist während des Vorbeiflugs an dem Kometenkern, dem sie sich bis auf 236 Kilometer näherte, zweimal in Teilchenschwärmen unter heftigen Beschuß geraten. Der erste Beschuß fand in einem Abstand bis zu 600 Kilometern von dem Himmelskörper statt, wobei sich Zeiten heftigeren Bombardements und ruhige Zeiten zur Überraschung der Forscher vielfach abwechselten, als bewege sich die Sonde durch zahlreiche Minijets - "Wolken" mit einigen hundert Metern Durchmesser ("Nature", Bd. 304, S. 1774). Frühere Begegnungen - auch der Vorbeiflug der Giotto-Sonde am Kern des Kometen Grigg-Skjellerup in 17 000 Kilometern Distanz im Jahr 1992 - hatten solche Variationen wegen der noch unzureichenden Meßgeräte nicht erkennen lassen. Von der Vorstellung, der Kopf eines Kometen fülle sich kontinuierlich mit Material, dessen Verteilung deshalb eine einfache Funktion vom Abstand zum Kometenkern sei, müssen sich die Astronomen wohl verabschieden.

Der zweite Schwarm rund 4000 Kilometer vom Kometenkern entfernt, den Stardust nach einigen vollkommen ruhigen Minuten antraf, läßt sich nach Meinung der Forscher nicht auf einen Jet zurückführen. Es könnte sich um eine einige hundert Kilometer große Teilchenwolke gehandelt haben, die aus dem Zerfall eines einen Meter großen Kometenkern-Fragments entstanden ist.

Bei einer besonders heftigen Phase des Beschusses ist die Sonde in einer einzigen Sekunde von mehr als 1100 Partikeln getroffen worden. Das größte von Stardust registrierte Teilchen dürfte um 0,05 Millimeter Durchmesser gehabt haben. Die chemischen Messungen, an denen die Max-Planck-Gesellschaft maßgeblich beteiligt war, haben im Kometenmaterial einen hohen Anteil an organischer, also kohlenstoffhaltiger Materie sowie stickstoff- und schwefelreiche Partikeln, aber keine Aminosäuren als Hinweise auf Lebensbausteine erkennen lassen. Genaueres über die Zusammensetzung der Teilchen werden die Forscher herausfinden, wenn sie das Material analysieren, das die Sonde bei dem Vorbeiflug eingesammelt hat und das im Januar 2006 mit einem Container in Utah landen soll. Man erwartet rund 3000 Kometenstaubteilchen mit einem Durchmesser von jeweils mehr als 15 Mikrometern.