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Friday, April 10, 2020

Sind erdnahe Asteroiden gefährlich?

Der Himmel scheint uns meist recht ewig und unveränderlich und unsere Erde fest und unerschütterlich, wenn wir nachts zu den Sternen blicken. Doch tatsächlich passiert dort ständig etwas und hin und wieder kommen erdnahe Asteroiden uns besonders nahe. Diese Woche etwa, am 1. September 2017, nähert sich uns der Asteroid (3122) Florence auf etwa 0,047 Astronomischen Einheiten. Das ist immer noch 18-mal weiter als der Mond von uns entfernt ist und daher ein sicherer Abstand, doch könnte es früher oder später zu einem Einschlag kommen?

Was sind erdnahe Asteroiden?

Die meisten Asteroiden im Sonnensystem befinden sich in unseren zwei Asteroidengürteln, im Hauptgürtel zwischen Mars und Jupiter und im Kuipergürtel hinter dem Neptun. Doch einige Asteroiden kreisen auch im Bereich der Planeten, zum Beispiel der Erde und kreuzen sogar die Erdbahn.

Erstmal muss man mit einen häufigen Irrtum aufräumen: Auch erdnahe Asteroiden schwirren nicht einfach wild durchs Sonnensystem, genau wie Planeten befinden sie sich auf stabilen Umlaufbahnen um die Sonne. Daher kann man auch meist vorhersehen, wann Asteroiden uns wie nahe kommen und das ist der Grund dafür, dass wir uns im Falle von (3122) Florence zum Beispiel keine Sorgen machen müssen.

Doch leider ist unser Sonnensystem nicht zu hundert Prozent stabil und die Umlaufbahnen bleiben nicht immer die gleichen. Die Umlaufbahnen von Asteroiden sind häufig sehr exzentrisch und ihre Masse ist im Verhältnis zu den Planeten sehr klein. Unser Sonnensystem ist ein chaotisches System, das bedeutet, dass sich langfristig nicht vorhersehen lässt, wie es sich entwickelt.

Nicht nur die Sonne wirkt mit ihrer Gravitation auf alle Planeten und Asteroiden, auch jeder Planet und Asteroid wirkt sich auf jeden anderen aus. Etwa ist es häufig so, dass ein Asteroid sich nach einem Umlauf um die Sonne nicht wieder am selben Ort befindet, Bahnstörungen lenken die Bahn langsam ab. Und einige erdnahe Asteroiden könnten auch auf Kollisionskurs mit der Erde geraten, dies sind dann Potentiell gefährliche Asteroiden.

Aufgrund der chaotischen Verhältnisse lässt sich eine Kollision selten sicher vorhersehen oder ausschließen, meist kann man lediglich eine Kollisionswahrscheinlichkeit angeben. Und anhand dieser Kollisionswahrscheinlichkeit und dem Schaden, der im Falle eine Kollision verursacht würde, ordnet man erdnahe Asteroiden nach ihrer Gefährlichkeit ein.

Die Turiner Skala

Die Turiner Skala ordnet erdnahe Asteroiden nach ihrer Gefahr ein, sie berücksichtigt die Wahrscheinlichkeit eines Einschlags und die bei der Kollision freigesetzte Energie. Aus diesen beiden Faktoren ergibt sich eine Stufe auf der Turiner Skala.

Stufe 0 beinhaltet alle Kollisionen, die extrem unwahrscheinlich oder in der Wucht vernachlässigbar sind, Stufe 1 wiederum beinhaltet Körper mit einer hohen Einschlagsenergie, aber einer sehr geringen Einschlagswahrscheinlichkeit oder mit einer geringen Einschlagswahrscheinlichkeit, aber einer großen Einschlagsenergie, genauso wie Stufe 2, 3 und 4. Stufe 5, 6 und 7 beinhalten ein beispielloses Risiko, das es in der Menschheitsgeschichte bisher noch nie gab und Stufen 8, 9 und 10 sichere Kollisionen.

Stufe Gefahr
0 Extrem unwahrscheinlicher Einschlag ohne merkliche Schäden
1 Naher Vorbeiflug an der Erde mit sehr geringer Kollisionswahrscheinlichkeit
2 Engerer Vorbeiflug an der Erde mit sehr geringer Kollisionswahrscheinlichkeit, sodass eine Beobachtung von Astronomen angebracht ist
3 Engerer Vorbeiflug an der Erde mit einer Kollisionswahrscheinlichkeit von über einem Prozent und merklichen Schäden im Falle eines Einschlags
4 Engerer Vorbeiflug an der Erde mit einer Kollisionswahrscheinlichkeit von über einem Prozent und erheblichen Schäden im Falle eines Einschlags
5 Unsichere Kollision mit erheblichen Zerstörungen, eventuell ist eine Notfallplanung angebracht
6 Unsichere Kollision mit gigantischen globalen Folgen, eventuell ist eine Notfallplanung angebracht
 7 Extrem enge Begegnung mit möglicher Kollision, die verheerende Folgen für die gesamte Menschheit hätte
 8 Sicherer Einschlag mit erheblichen Schäden
 9 Sicherer Einschlag mit verheerenden regionalen Schäden
10 Sicherer Einschlag mit einer globalen Katastrophe

Die meisten erdnahen Asteroiden stehen durchgehend auf Stufe Null in der Turiner Skala. Hin und wieder kann die Bahn nicht genau berechnet werden, sodass sie kurzzeitig auf höheren Stufen stehen.

Sorgenkind Apophis

Mit Sorge betrachten Forscher den erdnahen Asteroiden (99942) Apophis, er wird der Erde im Jahr 2029 sehr nahe kommen, sogar unterhalb mancher Satelliten fliegen und dabei mit bloßem Auge sichtbar sein. Der 300 Meter große Asteroid könnte im Falle eines Einschlags erhebliche regionale Schäden anrichten.

Zeitweise lag die Wahrscheinlichkeit eines Einschlags bei 2,4 Prozent, damit stand Apophis auf Stufe 4 in der Turiner Skala. Mittlerweile gilt ein Einschlag für 2029 als ausgeschlossen. Doch die enge Begegnung mit der Erde wird die Umlaufbahn von Apophis für immer und erheblich verändern, so stark, dass wir nicht genau berechnen können, was danach geschehen wird.

Vermutlich wird es im Jahr 2036 jedoch eine weitere Annäherung geben, auch hier kann ein Einschlag auf der Erde nicht ausgeschlossen werden. Die Wahrscheinlichkeit beträgt nach aktuellen Schätzungen allerdings nur etwa 1:250.000, somit steht Apophis auf Stufe 0 der Turiner Skala.

Früherkennung extrem wichtig

Erdnahe Asteroiden zu erforschen, ist existenziell für die Menschheit, denn wir müssen so viele von ihnen wie möglich entdecken und verfolgen. Früherkennung ist der wichtigste Faktor bei der Asteroidenabwehr. Dass das funktionieren kann, sehen wir etwa am Beispiel von 2008 TC3, das ist ein Asteroid mit einem Durchmesser von nur drei bis vier Metern, der am 6.Oktober 2008 entdeckt wurde, als er sich noch außerhalb der Mondbahn befand.

Man sagte eine Kollision mit der Erde voraus und tatsächlich verglühte er 20 Stunden später über dem Sudan. Dabei ließen sich Einschlagszeitpunkt und Einschlagsort sehr genau vorherberechnen. Dasselbe funktionierte 2014 ein zweites Mal mit dem zwei bis drei Meter großen erdnahen Asteroiden 2014 AA.

Doch es gibt auch Negativ-Beispiele. Am 15. Februar 2013 verglühte ein erdnaher Asteroid mit einem Durchmesser von 17 Metern über der russischen Metropole Tscheljabinsk – völlig ohne Vorwarnung.

Es grenzt an ein Wunder, dass niemand ums Leben kam, die Zerstörung war jedoch verheerend, etwa 1.500 Menschen wurden verletzt. Da der Asteroid aus der Richtung der Sonne kam, konnte keines der vielen Beobachtungsprogramme ihn finden.

Es ist schon beunruhigend, dass ein solcher Asteroid sich einfach durch unser Frühwarnsystem schleichen konnte, wäre er größer gewesen und nicht bereits in 30 Kilometern Höhe verglüht, hätte es vermutlich viele Tote gegeben. Der Meteor von Tscheljabinsk zeigte uns, dass wir noch immer nicht unverwundbar sind. Glücklicherweise verlieh er der Erforschung der erdnahen Asteroiden einen neuen Aufschub, zahlreiche Missionen sind derzeit geplant.

Erforschung der erdnahen Asteroiden

Die Nähe zur Erde macht erdnahe Asteroiden natürlich zu einem interessanten Forschungsobjekt. Erst recht Begegnungen mit der Erde wie diese Woche von (3122) Florence bieten sich für Untersuchungen an, schon jetzt legen Beobachtungen die Existenz zweier Monde und einen etwas größeren Durchmesser als vorher vermutet nahe. Doch sie bieten sich auch an, um sie mit Raumsonden zu besuchen. Der umfangreichste Plan dafür ist momentan AIDA, das ist eine geplante Mission der NASA und der ESA zum Asteroiden (65803) Didymos. Dieser erdnahe Asteroid wird von einem Mond mit dem Spitznamen Didymoon umkreist.

AIDA besteht aus zwei Sonden, der NASA-Sonde DART, die 2021 starten und in Didymoon einschlagen soll und der ESA-Sonde Hera, die 2023 starten und beobachten soll, ob sich der Orbit von Didymoon um Didymos durch den Aufschlag verändert hat. Hat er das, ist dies ein Beweis für die Machbarkeit von Asteroidenabwehr. Ebenfalls für 2021 ist die Mission NEA Scout geplant.

Das ist eine winzige Sonde mit einem Sonnensegel als Antrieb. Angetrieben von dem Strahlungsdruck der Sonne, soll sich der NEA Scout vom Mond aus auf die dreijährige Reise zum erdnahen Asteroiden 1991 VG machen. Der Brocken ist nur etwa zehn Meter groß und unbekannter Herkunft – einige spekulieren über eine ausgebrannte Raketenstufe, einen Trümmer eines Einschlags auf dem Mond oder sogar eine außerirdische Sonde.

2022 soll die Mission Destiny Plus der japanischen Raumfahrtbehörde JAXA und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt mit einem Ionenantrieb zum erdnahen Asteroiden (3200) Phaeton fliegen. Und China möchte 2022 Proben vom Erdbahnkreuzer (469219) Kamoʻoalewa zur Erde zurückholen. Die ambitionierteste Mission jedoch plant die ESA mit dem Comet Interceptor, eine große dreiteilige Raumsonde soll am Lagrange-Punkt 2 des Erde-Mond-Systems “geparkt” werden.

Wenn von der Erde aus ein interessanter Komet gefunden wird, eventuell auch ein interstellares Objekt, soll die Sonde bereits einsatzbereit im All zur Verfügung stehen und dann so losfliegen, dass sie rechtzeitig da ist – das ist nicht möglich, wenn wir die Sonde erst starten, wenn wir den Kometen entdecken.

Fazit

Kurzfristig sind erdnahe Asteroiden also nicht gefährlich, in den nächsten Jahren wird es keinen Einschlag mit globalen Folgen geben. Dennoch ist die Erforschung dieser Himmelskörper kein Privileg, sondern eine Existenzfrage. Denn eines Tages wird es wieder einen Einschlag geben, das ist eigentlich keine Frage. Und wenn es soweit ist, das müssen wir vorbereitet sein.

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