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So langsam wird es ernst mit Rosetta. Das Ding wurde erfolgreich wieder eingeschaltet, und die einzelnen Geräte scheinen sich bisher recht gut zu benehmen. Angesichts der Komplexität der Sonde samt Lander Philae keine kleine Leistung. Jedes Gerät ist ein kleines Universum für sich, mit interner Politik von und zwischen 17 beteiligten Nationen. Eigentlich alles an dieser Raumsonde besteht aus mundgeblasenen, liebevoll und in Hektik per Hand zusammengeschraubten Einzelstücken. Diese wurden schon vor dem Start gerüttelt und geschüttelt, bevor sie nach ein paar vielsprachigen Stossgebeten in den interplanetaren Raum geschossen wurden. Und das war erst der Anfang.

Das Ziel, Komet 67P/Tschurjumow-Gerasimenko ist bereits im Visier, gegen August wird die Sonde in eine Umlaufbahn um den Kometen eintreten. Die folgenden Monate werden für die Suche nach einem Landeplatz für Philae benötigt. Und der wird besser sorgfältig ausgesucht, denn einen zweiten Versuch gibt es nicht. Dummerweise wurde der Lander zu einer Zeit entwickelt, als noch deutlich weniger über die Oberflächenbeschaffenheit dieser Körper bekannt war als Heutzutage (was eigentlich auch nicht viel ist). Deep Impact hat aber sicherlich einiges an Ergebnissen gebracht. Aber es wurden halt noch nicht viele Kometen aus der Nähe beobachtet, und alle scheinen ein bisschen verschieden zu sein.
Das wird also spannend im November, der Abstieg und die Landung sollen durchgehend (live ?) gefilmt werden.

Dann kann sich auch der Orbiter auf Messungen konzentrieren. Geplant ist, mindestens bis zum Sonnennächsten Punkt durchzuhalten (beim Lander ist man wohl schon zufrieden, wenn er nicht auf nimmer Wiedersehen im Staub versinkt). Die ganze Sache hat etwas 1 Milliarde Euro gekostet.Es ist totales wissenschaftliches und technisches Neuland, weshalb Vorhersagen kaum möglich sind. Auch ist der Komet schon recht aktiv, was auch die Landung beeinflussen wird.

Was also macht so eine Kometenmission (gerade auch für einen Meteoritenforscher wie mich) interessant ? Ein Komet ist zunächst einmal eine sehr feinkörnige Eis- und Steinkugel mit Schweif (auch schmutziger Schneeball, oder eisige Dreckkugel genannt). Letzterer bildet sich eher im inneren Sonnensystem, wenn Material vom Kern verdampft. Der Kern selber ist eher schwer zu beobachten, er ist sehr dunkel, weshalb die meiste Information aus dem Schweif stammt.

Eigentlich ist alles an Informationen interessant, weil wir mit Ausnahme von winzigen Staubpartikeln aus der Stardust Mission und von eingefangenen IDP (Interplanetary Dust Particles) eigentlich bisher kaum direkte Informationen über die Substanz der Kometen haben. Alles weitere stammt von den wenigen Sonden oder astronomischer Fernerkundung. Nun ist Rosetta auch eine Raumsonde, allerdings wird zum ersten Male eine Sonde in eine Umlaufbahn um einen Kometen gebracht (Deep Impact flog vorbei), um dort länger Messungen vorzunehmen. Und ganz neu ist der Lander (vom Deep Impact Impaktor mal abgesehen). Zum ersten Male kann ein ganz spezieller Punkt auf einem Kometen untersucht werden, also alle Daten einem Ort zugeordnet werden. Bisher kann man froh sein, wenn man weiss, von welchem Kometen das Material überhaupt stammt.

Was wäre also aus meiner Sicht (der eines Meteoritenforschers/Mineralogen) an speziell an Interesse ? Der Gesteinsteil der Kometen (sehr, sehr feinkörnig, wie ein ganz brösliger Lehm) gibt uns vielleicht einige sehr wichtige Hinweise auf die allerersten Millionen Jahre des Sonnensystems. Diese Epoche ist zwar schon durch die Meteorite abgedeckt, aber es könnte sein, dass die Kometen noch einen Tick primitiver, ursprünglicher sind.

Und die Meteoritenforschung ist sehr an möglich ursprünglichem, primitiven Material interessiert, es ist die Basis auf der alle weitere Forschung aufbaut. Um die Ergebnisse der Untersuchung von Meteoriten richtig interpretieren zu können, ist es sehr nützlich, den Ausgangszustand zu kennen. Und Kometen sind da Kandidaten für solches Material, halt kosmische Kühlschränke, in denen pristines Material die letzten 4.6 Milliarden Jahre überlebt hat.

Im Wesentlichen sollte man nach drei verschiedenen Bestandteilen im Kometenstaub Ausschau halten:

1) (Silikatisches) Glas. Glas = unstrukturiert, amorph bedeutet in der Regel pristin, unverändert. Wieso ? Das Ausgangsmaterial unseres Sonnensystems war wahrscheinlich sehr ähnlich dem Interstellaren Medium (ISM). Das ist das Material, aus dem die großen Molekülwolken bestehen, in denen sich Sonnensysteme bilden. Das ISM ist fast ausschließlich glasartig, was man z.B. aus Infrarotbeobachtungen weiß.
Falls kometares Material vor allem aus glasartigem Material besteht, würde das darauf hindeuten, dass sich Kometen von der mineralogischen Zusammensetzung her seit der Entstehung des Sonnensystems vor 4.6 Milliarden Jahren nicht verändert haben. Sie wären also wirklich kosmische Kühlschränke, in denen der ‘Ur-Stoff’ unseres Sonnensystems überlebt hat.

2) Kristallines Material. Kristallin bedeutet, dass das glasige ISM Ausgangsmaterial irgendwie verarbeitet wurde, in der Regel durch Hitze. Aus der Untersuchung von Meteoriten (Chondrite) kennen wir solche Kandidaten: Kalzium-Aluminium-reiche Einschlüsse (CAIs), die namensgebenden Chondren, und auch feinkörniges Material, die Matrix. Alle enthalten selbst in den extrem primitiven Chondriten vom Typ 3 hohe Anteile an kristallinem Material.
In anderen Worten, viel kristallines Material würde bedeuten, dass Kometen dann vielleicht doch nicht so primitiv sind, sondern auch erst mal ordentlich im Mahlstrom des frühen Sonnensystems durchgequirlt wurden.

3)Schichtsilikate. Das sind Silikate, die nass wurden (z.B. Tonminerale), also so etwas wie Matsch. Zur Bildung von Schichtsilikaten ist also Feuchtigkeit nötig. Ein hoher Anteil an Schichtsilikaten würde wohl auf intensive Prozesse auf dem Kometen hindeuten. in diesem Falle wären Kometen nicht mal primitiv, sondern stark alterierte Körper.

Falls also der Komet vor allem aus dem amorphen Material von (1) bestünde, könnte man auch die weiteren Forschungsergebnisse wohl guten Gewissens als eine Beschreibung des ,Urmaterials‘ unseres Sonnensystems ansehen. (2) und (3) würden den Kometen eher in die Ecke der Meteorite rücken, was die Primitivität angeht.

Die Ergebnisse der ersten ,Sample Return‘ Mission, Stardust, zeigten Fragmente von Chondren und CAIs. Generell ist die Mineralogie des kristallinen Anteils der Kometen meteoritischem Material sehr ähnlich. Das war ein zentrales Ergebnis der Stardust Mission – da Chondren und CAIs wohl im heißen, inneren frühen Sonnensystem gebildet wurden, mussten die Partikel in die kühlen Außenbezirke transportiert werden, wo sie dann in den Kometen endeten. Was feuchte Minerale betrifft, so wurden immerhin Karbonate entdeckt, sowie Eisenoxide, die auch auf Feuchtigkeit hinweisen.

Also in dem Fall spricht viel für (2) und gar (3), allerdings zeigen IDP sowohl amorphe, glasige Anteile als auch kristalline Silikate. Aber genau aus diesem Grund ist es so wichtig mal vor Ort detaillierte Untersuchungen vorzunehmen.

Für mineralogische Untersuchungen an sich ist auf dem Lander vor allem der Röntgenspektrometer APX nützlich, mit diesem kann die chemische Zusammensetzung gemessen werden. CIVA (Comet Infrared and Visible Analyzer) ist ein Spektrometer im nahen/mittleren Infrarot, mit dem auch Minerale auf der Oberfläche identifiziert werden können.

Natürlich sind nicht alle Instrumente für die Untersuchung der Mineralogie ausgelegt. Der zweite Fokus liegt bei den organischen Bestandteilen. Diese bedeuten natürlich nicht, dass es auf dem Kometen irgendwelches Getier gibt, die Frage ist eher ob die organischen Komponenten der Kometen vielleicht selbiges Material auf die frühe Erde geliefert haben. Hier sind die Massenspektrometer, COSAC und PTOLEMY wichtig, mit denen stabile Isotopenverhältnisse von H, C, N und O gemessen werden. Damit könnte auch festgestellt werden, ob z.B. zwischen dem Wasser auf dem Kometen und dem der Erde ein Zusammenhang besteht.

Ausserdem kümmern sich einige Instrumente auf dem Lander um die innere Struktur des Kerns. Der von der Universität Münster entwickelte MUPUS misst die physikalischen Oberflächeneigenschaften wie die Wärmeleitfähigkeit. CONSERT wird die innere Struktur des Kernes mit Radiowellen erkunden.

Auf dem Orbiter ist VIRTIS das Gegenstück zu CIVA, mit dem man die Oberfläche kartieren will. MIDAS ist ein Rasterkraftmikroskop (AFM). Dies erlaubt es, mit einer sehr feinen Nadel die Struktur, Größe und physikalische Eigenschaften von eingefangenen Staubteilchen im Größenbereich von einem Micron (also tausendstel Millimeter !) festzustellen.

Dann gibt es noch COSIMA (Cometary Secondary Ion Mass Analysers). Das ist nicht mehr und nicht weniger eine ganze Ionensonde (SIMS), die um den Kern kreisen wird und Schweifpartikel chemisch und isotopisch untersuchen wird.

Damit lässt sich einiges anfangen, allerdings fehlt (falls ich nix übersehen habe) meiner Meinung nach eine weitere Technik für die gezielte Untersuchung der Kristallstruktur der Gesteinsphasen in situ, also von kleinen Partikeln, was vor allem für die Suche nach amorphen Komponenten praktisch wäre (z.B. XRD, Raman). War halt nicht für alles Platz, und bei solchen Missionen kommt es auf jedes Gramm an, und da müssen Kompromisse gemacht werden.

2 Kommentare zu “Rosetta im Anflug: Auf was es ankommt (1)

  1. Pingback: Tagungen (Mal wieder): Vorschau Jahrestagung der Meteoritical Society 2014 | EXO- PLANETAR

  2. Pingback: Stardust: Staubbrösel aus der Unendlichkeit | EXO- PLANETAR

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