Asteroiden – Bedrohung und Gegenmaßnahmen

Asteroiden, Meteoroiden und Kometen sind im Prinzip dasselbe, unterscheiden sich jedoch in Größe, Zusammensetzung und Erscheinungsbild. Nachdem ich am vergangenen Dienstag den Perseidenschauer beobachten war, kam ich wieder auf den Geschmack mich etwas mit Astronomie zu beschäftigen. Wir wissen, dass die Erde ständig unter dem Beschuss von kleineren und größeren Objekten steht, das Thema wurde vor allem 1998 mit den zwei Kinofilmen Deep Impact und Armageddon in der Öffentlichkeit bekannt.

Doch wie sieht die Bedrohungslage wirklich aus und was unternimmt man dagegen?
Zuerst ein Blick in die Vergangenheit. Es gibt Spuren von verheerenden Katastrophen, die berühmteste ist wohl die sogenannte KT-Grenze (Kreide-Tertiär-Grenze) Eine auffällige, weltweit vorhandene Schicht des, ansonsten eher seltenen Edelmetalls Iridium, was in hohem Anteil auf Asteroiden vorkommt. Man vermutet, dass durch die Folgen dieses sogenannten Global Killer ein Massensterben ausgelöst wurde. Man schätzt die Größe des Objekts auf etwa 10km, welches vor ca. 65 Millionen Jahren einschlug und vermutlich die Herrschaft der Dinosaurier beendete und das Zeitalter der Säugetiere einläutete. Man geht davon aus, dass etwa ab einer Größe von 1500 Metern, ein Einschlag globale Auswirkungen hat, allerdings kommt es auch auf Zusammensetzung, Einschlagswinkel und Einschlagsort an.

Weitere Einschläge möglicher Global Killer:

• Vredefort-Krater (größter sicher identifizierter Meteoritenkrater der Welt, vor ca 2023 mya in Südafrika, Ø 320km)
• Sudbury-Krater (Kanada vor ca 1.850 mya, Ø 200 km)
• Chicxulub-Krater (möglicher verursacher der KT-Grenze, Yucatán-Halbinsel vor 65 mya Ø 180km, geschätzte Größe des Objekts 10km)
• Popigai-Krater (Sibirien vor etwa 35 mya, Ø 100km)
• Manicouagan-Krater (Kanada vor 214 mya, Ø100km)
• Wilkeslandkrater (entdeckt 2006 unter antarktischem Eis, Ø 500km, geschätze Größes des Objekts 50km)

Dies sind die größten bisher gefundenen Einschlagskrater auf der Erde. Eine noch viel gewaltigere Kollision ereignete sich mit dem hypothetischen Planeten Theia, der auf die Erde stürzte und so, nach der Kollisionstheorie, vor 4,5 Milliarden Jahren den Mond entstehen lies. Die beim Impakt entstandenen Bruchstücke haben sich in einem Orbit um die Erde gesammelt und sich allmählich verdichteten.
Das folgende Video simuliert einen vergleichbaren Einschlag eines etwa 500km großen Asteroiden/Planetoiden.
Erst neulich wurde so eine Kollision beobachtet: News auf raumfahrer.net und SpiegelOnline Videobeitrag

Der aber wohl berühmteste Einschlagkrater ist der Barringer-Krater in Arizona, er misst gerade mal 1200m im Durchmesser und ist etwa 180m tief. Man geht davon aus, dass vor ca 50.000 Jahren ein 50 Meter großer Eisenmeteorid dort Einschlug. In einem Umkreis von vier Kilometern wurde alles Leben ausgelöscht, der entstandene Feuerball breitete sich auf 10 Kilometer aus, die Schockwelle verwüstete mit einer Geschwindigkeit von 2.000 km/h alles im Umkreis von 14 bis 22 km. Außerhalb erreichte sie noch Hurrikanstärke bis zu einer Entfernung von 40 Kilometern.

Die meisten Krater auf der Erde verschwinden durch die Erosion, wenn man sich den Mond ansieht erkennt man aber wie viele Einschläge es gegeben haben muss.

Wer mehr über Einschlagskrater und deren Folgen wissen möchte dem seien folgende Seiten empfohlen:

• Impact Calculator (sehr gut gemachtes Flashprogramm, man kann Größe, Einschlagswinkel, Material und Geschwindigkeit wählen und das Programm berechnet allerlei Daten und Größen zum Impakt)
• Wikipedia-Liste der Einschlagskrater auf der Erde
• Wikipedia-Artikel: Einschlagskrater

Jüngste Ereignisse

Alles schon lange her. Doch was gab es denn, sagen wir in den letzten 100 Jahren, für Ereignisse? Zuerst wäre da sicherlich das Tunguska-Ereignis von 1908 zu nennen. Dabei wurden auf einem Gebiet von über 2000 km² rund 60 Millionen Bäume umgeknickt. Glücklicher weiße war die Gegend in Sibirien unbesiedelt. Nachdem es auch nach hundert Jahren keine gesicherte Erklärung zur Ursache gibt, existieren heute ca. 120 verschiedene Hypothesen, darunter auch einige exotische Spekulationen. Als wahrscheinlichste Ursache vermutet man jedoch, den Eintritt eines Asteroiden oder Kometen in die Erdatmosphäre.
Die Nasa rechnet etwa alle 100 Jahre mit Meteoriten-Einschlägen auf der Erde. Die erwarteten Stein- und Eisenbrocken haben im Schnitt einen Durchmesser von 50 Meter. Trifft so ein Brocken auf Wasser löst er riesige Tsunamis aus, welche die Küstenlandschaft verwüsten, trifft er auf Land treten in einem Umkreis von 15-30km schwerste Verwüstungen auf. Rechenbeispiele zur kinetischen Energie und KiloTonnen kT TNT gibt es z.B. hier oder hier.

2008 TC3 (8TA9D69)

Der jünste Einschlag ereignete sich jedoch 2008 im Sudan. Der sehr kleine Asteroid mit der Bezeichnung 2008 TC3 (8TA9D69) wurde am 6. Oktober 2008 nur gut 20 Stunden vor seinem Zusammenprall mit der Erde entdeckt, als er sich noch außerhalb der Mondbahn befand.

Nach der ersten Meldung beobachteten Astronomen in vielen Ländern die Annäherung des Himmelskörpers. Astronomische Beobachtungen waren bis zum Eintritt in den Erdschatten, am 7. Oktober um 3:49 MESZ, möglich. Aus über 500 astrometrischen Messungen ließ sich der genaue Kollisionskurs berechnen. Die Bahndaten des etwa 4 m großen und 80 tonnen schweren Asteroiden zeigten, dass er am 7. Oktober 2008 um 4:46 MESZ über dem Norden des Sudan, in der Nubische Wüste östlich des Nil, abstürzen würde. Aufgrund der Bahngeometrie des Asteroiden errechnete sich der Eintritt in die Lufthülle der Erde mit einer geringen Relativgeschwindigkeit von 12,8 km/s. Der Eintrittswinkel, bezogen auf die Horizontale, wurde mit etwa 19° berechnet. Wegen der geringen Größe des Himmelskörpers waren auf der Erde keine Schäden zu erwarten.
Die Entdeckung von 2008 TC3 zeigt, dass es möglich ist, Asteroiden die mit der Erde kollidieren, im All zu finden, und dann Absturzort und Zeit genau zu berechnen. Die korrekte Vorhersage von Asteroideneinschlägen ist wichtig, um rechtzeitig Abwehr- oder Evakuierungsmaßnahmen treffen zu können, falls der Einschlag eines großen Asteroiden droht. Dabei sind jedoch weit längerfristige Vorhersagen notwendig (im Bereich von Jahren). Zu diesem Zweck gibt es verschiedene Beobachtungsprogramme wie LINEAR, die erdnahe Asteroiden katalogisieren und erforschen sollen.

Jupiter unser Beschützer

Lange galt die Gefahr eines Einschlags auf der Erde als eher hypothetisch. Erst der Einschlag des Kometen Shoemaker-Levy 9 auf Jupiter im Jahre 1994 führte eindrucksvoll vor Augen, dass solche Einschläge eine durchaus reale Bedrohung sind. In der Folge wurden von den USA und der Europäischen Union verschiedene Suchprogramme initiiert. Dies soll durch spezielle Programme zur Himmelsüberwachung, wie LINEAR, LONEOS, NEAT oder Spacewatch, erreicht werden.

Jüngst vor ein paar Tagen am 20. Juli 2009 wurde ein neuer dunkler Fleck in der südlichen Polregion des Jupiter entdeckt. Kurz Später bestätigten Astronomen wieder einen Einschlag auf dem Jupiter

Risikoabschätzung:
Es gibt zwei Einteilungen zur Klassifizierung des Einschlagsrisikos:

• die einfache Turiner Skala
• die komplexere Palermoskala

Apophis 2004 MN4 (99942)

Apophis, benannt nach dem ägyptischen Gott der Finsternis und des Chaos, wurde am 19. Juni 2004 entdeckt, und geistert seitdem immer wieder in den Medien herum. Er misst im Durchmesser etwa 270m und wird nach aktuellen Berechnungen die Erde am Freitag, dem 13. April 2029 in einer Entfernung von etwa 30.000 Kilometer passieren. Zum Vergleich, die Höhe geostationärer Satelliten beträgt 35.786 km, der Mond ist 384.000km entfernt, somit besteht theoretisch die Gefahr, dass Apophis einen Satelliten trifft, wenn auch die Wahrscheinlichkeit sehr sehr gering ist. Apophis ist das erste Objekt, das eine höhere Gefahreneinschätzung als Stufe 1 (mehrere Tage sogar Stufe 4) auf der Turiner Skala erreichte. Inzwischen besitzt er nur noch eine Bewertung von 0. Auf der Palermo-Skala erreichte die Risikobewertung des Einschlags für kurze Zeit den Wert 1,80.

Durch den geringen Abstand, den Apophis im Jahr 2029 beim Erdtransit hat, wird der Asteroid eine Bahnänderung erfahren. Damit könnte er im ungünstigsten Fall sieben Jahre später die Erde treffen. Außerdem könnte der Asteroid beim Transit von 2029 abgebremst oder beschleunigt werden. Dadurch wird Apophis möglicherweise auf eine neue Umlaufbahn geworfen, die die Erde auch in fernerer Zukunft gefährden könnte. Trotzdem wird die Gefahr eines Einschlags bei diesen Annäherungen immer noch als sehr gering beziffert. Die momentane Wahrscheinlichkeit liegt bei 0,0022 Prozent. Die nächste Annäherung mit möglichem Einschlag wurde auf Sonntag, den 13. April 2036 datiert.

Abwehrprojekte

• Vortrag von Dr.-Ing. Bernd Dachwald vom RWTH Aachen, er stellt einen Sonnensegler vor, welcher den Lichtdruck der Sonnenstrahlung als Antriebsquelle nutzt. Im Vortrag werden auch nochmal die wichtigsten Fakten zu Apophis erläutert. Er schreibt:
  Ob Apophis im Jahr 2036 (oder später) die Erde treffen wird, entscheidet sich bei seiner nahen Begegnung im Jahr 2029 Wenn Apophis am 13. April 2029 durch ein sogenanntes (Gravitations-) „Schlüsselloch“ (Durchmesser ca. 600 m) fliegt, wird er von der Erde so abgelenkt, dass er die Erde am 13. April 2036 treffen wird.
  Was ein “Gravitations Schlüsselloch” sein soll, habe ich allerdings noch nicht rausfinden können…
  

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  © ESA - AOES Medialab

  Don Quijote: Das unter dem Namen „Don Quijote“ laufende Projekt umfasst zwei Raumsonden, den Orbiter „Sancho“ sowie den Impaktor „Hidalgo“. Beide Sonden sollen auf verschiedenen Routen in vier Jahren zum Asteroiden fliegen. Der Impaktor „Hidalgo“ soll den Asteroiden mit seinem Gewicht von vier Tonnen rammen und dadurch seine Bahn ändern. Der Orbiter „Sancho" erfasst während und nach dem Einschlag von „Hidalgo“ genauere Daten über die Zusammensetzung des Asteroiden.

  Obwohl dieses Geschoss keinen Atomsprengkopf besitzt, sondern das Objekt allein mit Hilfe seiner kinetischen Energie rammt, kann diese Methode bei Objekten bis zu einem Kilometer Durchmesser Erfolg haben.
  Mehr dazu auf Kosmoslogs

Mehr zu Apophis:

• NASA: 99942 Apophis (2004 MN4)
• NASA Java Applet, simulation der Flugbahn von Apophis
• Wikipedia-Artikel zu Apophis

Ausblick

Natürlich ist Apohpis nicht der einzige Erdbahnkreuzer, laut Near-Earth Object (NEO) Program der NASA:

Das bedeutet jedoch nur, dass eventuell die Möglichkeit eines Einschlags besteht.
Sortiert man die Liste dieser Objekte nach der Palermoskala, sieht man Apophis auf Platz 4, dabei hat 2007 VK184 als einziger eine Torinoskala von 1. Jedoch ist auf diese Liste kein Verlass, denn wie zahlreiche Meldungen immer wieder zeigen, werden viele Asteroiden erst wenige Tage oder Stunde vor ihrem Vorbeiflug entdeckt. Einige Beispiele:

• Am Montag den 02.03.2009 flog 2009 DD45 in einer Entfernung von 70.000km vorbei, ein 21 bis 47 Meter großer Brocken der 4 Tage zuvor entdeckt wurde.
• Am Mittwoch 18.03.2009 flog 2009 FH, ein etwa 35 Meter großer Brocken in einer Entfernung von 79.000km vorbei, auch dieser Asteroid wurde nur wenige Tage zuvor entdeckt.

Zuletzt noch eine aktuelle News vom 13.08.2009

In diesem Sinne. Ich hoffe ich habe mit diesem Artikel die Problematik der Asteroiden etwas erläutern können. Lob und konstruktive Kritik ist wie immer willkommen.

Update 29.10.2009:
Ein 10 Meter großer Asteroid detoniert, ohne von den irdischen Suchprogrammen für potentiell gefährliche Himmelskörper entdeckt zu werden, am 8. Oktober in der oberen Atmosphäre über der indonesischen Insel Sulawesi. Link: http://neo.jpl.nasa.gov/news/news165.html