Was genau sind Asteroiden? Wie entstand der mysteriöse Asteroidengürtel unseres Sonnensystems?

Vor etwa 65 Millionen Jahren starben die Dinosaurier aus, die 160 Millionen Jahre lang die Erde beherrscht hatten. Zu den verschiedenen Hypothesen zum Aussterben der Dinosaurier gehört die vom „Asteroideneinschlag“. Wenn das Aussterben der Dinosaurier tatsächlich mit einem Asteroiden zusammenhängt, dann ist dieses Ereignis zweifellos ein wichtiger Wendepunkt in der Geschichte der Evolution des Lebens auf der Erde. Der Einschlag dieses Asteroiden veränderte nicht nur das Ökosystem der Erde, sondern machte uns auch den enormen Einfluss von Asteroiden auf die Erde deutlich.

Also, was genau sind Asteroiden? Woher kommen sie? Welche potenziellen Bedrohungen gibt es für unseren Planeten?

Asteroiden sind Himmelskörper im Sonnensystem, die ähnlich wie Planeten um die Sonne kreisen, jedoch in Größe und Masse wesentlich kleiner als Planeten sind. Die meisten davon sind im Asteroidengürtel zwischen den Umlaufbahnen von Mars und Jupiter verteilt. Einige Asteroiden haben spezielle Umlaufbahnen und kreuzen die Umlaufbahn der Erde. Diese werden erdnahen Asteroiden genannt.

Asteroiden haben unterschiedliche Formen, im Gegensatz zu Planeten, die aufgrund ihrer eigenen Schwerkraft eine regelmäßige Kugelform haben. Einige von ihnen sehen aus wie Kartoffeln, andere wie Hanteln und einige haben verschiedene unregelmäßige Formen. Dies liegt daran, dass der Asteroid zu klein ist, um durch die Schwerkraft eine Kugelform zu erreichen. Ihre Größe variiert stark: Die kleinsten sind nur wenige Meter groß, die größten haben einen Durchmesser von über Hunderten von Kilometern. Ceres war der erste von Menschen entdeckte Asteroid, wurde inzwischen jedoch als Zwergplanet neu definiert und fällt in dieselbe Kategorie wie Pluto. Die Entdeckung von Ceres geht auf das Jahr 1801 zurück. Damals hatten die Astronomen noch nicht herausgefunden, wozu dieser Himmelskörper gehörte, denn er war zu klein und zu dunkel, um den Kriterien eines Planeten zu entsprechen, aber es handelte sich definitiv nicht um einen Stern, Kometen oder Satelliten. Seitdem verwenden Astronomen den Begriff „Asteroid“, um Ceres und den neu entdeckten Pallas zu beschreiben. Seitdem haben Wissenschaftler eine große Zahl von Asteroiden zwischen den Umlaufbahnen von Mars und Jupiter entdeckt. Bis zum Jahr 2024 wurden in diesem Gebiet fast 600.000 Asteroiden gezählt. Man schätzt, dass sich in diesem Gebiet mindestens Millionen von Asteroiden angesammelt haben, weshalb dieses Gebiet zwischen den Umlaufbahnen von Jupiter und Mars auch als „Asteroidengürtel“ bezeichnet wird.

Warum gibt es zwischen den Umlaufbahnen von Jupiter und Mars einen Asteroidengürtel?

In der wissenschaftlichen Gemeinschaft gibt es viele Hypothesen über den Ursprung dieses Asteroidengürtels. Eine der am weitesten verbreiteten Hypothesen besagt, dass sich in den frühen Stadien der Entstehung des Sonnensystems Materie um die Sonne herum nach und nach ansammelte und Planeten bildete. Im Bereich zwischen den Umlaufbahnen von Mars und Jupiter war es ursprünglich möglich, dass sich ein Planet bildete. Aufgrund der starken Schwerkraft des Jupiters konnte sich die Materie in diesem Bereich jedoch nicht zu einem vollständigen großen Planeten zusammenballen. Stattdessen kollidierten sie miteinander und zersplitterten, wodurch schließlich zahlreiche Asteroiden entstanden.

Eine andere Hypothese besagt, dass der Asteroidengürtel aus den Trümmern gewaltiger Einschläge auf frühen Planeten bestehen könnte. In der Frühzeit des Sonnensystems kam es recht häufig zu Kollisionen zwischen Planeten. Nachdem einige Planeten heftige Einschläge erlitten hatten, wurde ein Teil ihrer Materie in den Weltraum geschleudert. Unter dem Einfluss der Schwerkraft sammelten sich diese Materialien nach und nach und bildeten den Asteroidengürtel.

Wenn von Asteroiden die Rede ist, werden sie oft mit Kometen und Meteoren verwechselt, aber sie sind grundsätzlich verschieden.

Asteroiden bestehen hauptsächlich aus Gestein und Metallen und ihre Zusammensetzung ähnelt der der Planeten im Sonnensystem. Sie bestehen hauptsächlich aus Silikaten, Eisen, Nickel usw.; Kometen bestehen hauptsächlich aus Eis, Staub und Gestein. Zu den Eisbestandteilen zählen Wassereis, Kohlendioxideis, Methaneis usw. Kometen bilden sich normalerweise am Rand des Sonnensystems, wo die Temperaturen so niedrig sind, dass flüchtige Substanzen als Eis existieren können. Wenn sich ein Komet der Sonne nähert, führt die Hitze der Sonne dazu, dass das Eis auf seiner Oberfläche sublimiert und einen langen Schweif bildet, der eines der auffälligsten Merkmale eines Kometen ist. Meteore sind Bruchstücke von Himmelskörpern wie Asteroiden oder Kometen. Wenn diese Fragmente in die Erdatmosphäre gelangen, reiben sie an der Atmosphäre und erzeugen hohe Temperaturen, wodurch sie verbrennen und glühen. Wenn der Meteoroid in der Atmosphäre nicht vollständig verbrennt, fällt der verbleibende Teil auf die Erdoberfläche und wird zu einem Meteoriten.

Obwohl Asteroideneinschläge auf der Erde äußerst selten sind, stellen sie dennoch eine potenzielle Bedrohung für die Erde dar. Wissenschaftler gehen davon aus, dass ein Asteroid mit einem Durchmesser zwischen einigen zehn und hundert Metern bei seinem Einschlag auf der Erde schwere Schäden in der Umgebung verursachen könnte. So wird beispielsweise angenommen, dass die Tunguska-Explosion im Jahr 1908 durch die Explosion eines Asteroiden- oder Kometenfragments mit einem Durchmesser von etwa 50 Metern in der Luft verursacht wurde, wodurch rund um das Explosionszentrum etwa 2.000 Quadratkilometer Wald zerstört wurden. Ein Asteroid mit einem Durchmesser von mehr als 1 km könnte beim Einschlag auf der Erde eine globale Katastrophe auslösen. Ein Aufprall dieser Größenordnung würde eine gewaltige Schockwelle erzeugen, die große Gebiete sofort zerstören könnte. Gleichzeitig wird durch den Aufprall auch eine große Menge Staub in die Atmosphäre gewirbelt. Dieser Staub blockiert das Sonnenlicht und führt zu einer Abkühlung des globalen Klimas, was zweifellos große Katastrophen für die Erde mit sich bringen wird. Darüber hinaus könnte die enorme Energiefreisetzung eines Asteroiden, der ins Meer stürzt, einen globalen Tsunami auslösen, der auch für die Erde verheerende Folgen hätte.

Bis 2024 hat die Zahl der entdeckten erdnahen Asteroiden 36.000 überschritten. Als potenziell bedrohliche erdnahe Asteroiden gelten jene mit einer Mindestentfernung von 0,05 Astronomischen Einheiten von der Erde und einem Durchmesser von mehr als 140 Metern. Sie machen fast ein Zehntel der Gesamtzahl aus. Wissenschaftler schätzen, dass die Wahrscheinlichkeit, dass ein Asteroid mit einem Durchmesser von mehr als einem Kilometer die Erde trifft, etwa alle 700.000 Jahre beträgt. Die Wahrscheinlichkeit, dass ein Asteroid mit einem Durchmesser von mehr als zehn Kilometern die Erde trifft, ist sogar noch geringer und liegt bei etwa einmal alle 100 Millionen Jahre. Auch wenn die Wahrscheinlichkeit äußerst gering ist, wird die Katastrophe, die unserer Erde zugefügt wird, im Falle eines Einschlags unumkehrbar sein.

Um der potenziellen Bedrohung der Erde durch Asteroiden zu begegnen, haben Wissenschaftler eine Reihe von Maßnahmen ergriffen, um dies zu verhindern. Zunächst werden Asteroiden mithilfe verschiedener astronomischer Beobachtungsgeräte wie erdgebundenen Teleskopen und Raumsonden überwacht und verfolgt, um potenziell bedrohliche Asteroiden so früh wie möglich zu erkennen und ihre Umlaufbahnen genau zu berechnen. Zweitens haben Wissenschaftler einige technische Lösungen zum Umgang mit Asteroideneinschlägen vorgeschlagen. Wenn man beispielsweise ein Raumschiff auf einen Asteroiden zusteuern lässt, kann die Richtung seiner Umlaufbahn so geändert werden, dass es von der Flugbahn abweicht, auf der es mit der Erde kollidieren würde. Dieser Plan befindet sich jedoch noch in der Forschungs- und Erprobungsphase und steht bei seiner Umsetzung vor zahlreichen technischen Herausforderungen.

Asteroiden als mysteriöse Himmelskörper im Sonnensystem tragen nicht nur wichtige Informationen über die Entstehung und Entwicklung des Sonnensystems in sich, sondern stellen auch eine potenzielle Bedrohung für die Sicherheit der Erde dar. Durch eingehende Forschung zu Asteroiden können wir nicht nur die Geheimnisse des Sonnensystems besser verstehen, sondern auch angemessen darauf vorbereitet sein, unseren Heimatplaneten zu schützen und Asteroideneinschläge zu verhindern.

Autor: Xingzhong Chengguang. Gutachter: Li Mingtao, Forscher am National Space Science Center der Chinesischen Akademie der Wissenschaften. Produzent: Science Popularization Department der China Association for Science and Technology. Betreuer: China Science and Technology Press Co., Ltd., Beijing Zhongke Xinghe Culture Media Co., Ltd.