Bern – Eine der Begründungen für die Rosetta-Mission war es, nähere Einblicke in die Frühzeit des Sonnensystems zu gewinnen. Denn Kometen gelten als Überreste des ursprünglichen "Baumaterials" unseres Systems. Das trifft auf Rosettas Zielkometen Tschurjumow-Gerassimenko – kurz: Tschuri – auch zu. Aber nur was seine Zusammensetzung betrifft – seine markante Form hingegen dürfte er erst viel später erhalten haben, berichtet die Universität Bern.

Zunächst hatte man angenommen, Tschuris "entenförmige" Struktur wäre beim sanften Zusammenstoß zweier Objekte vor etwa 4,5 Milliarden Jahren entstanden, also etwa so alt wie das Sonnensystem selbst. Nun kommen Forscher um Martin Jutzi und Willy Benz vom Zentrum NCCR PlanetS und dem Center for Space and Habitability der Uni Bern zu einem anderen Schluss: "Es ist unwahrscheinlich, dass ein Körper wie 'Tschuri' eine so lange Zeit unbeschadet überstanden hat; das zeigen unsere Computersimulationen", sagt Jutzi.

Wahrscheinlichkeit spricht gegen Langzeit-Stabilität

Für ihre Berechnungen gingen die Forscher davon aus, dass die gegenwärtigen Modellvorstellungen von der Entstehung unseres Sonnensystems korrekt sind. Diesen zufolge folgte auf eine ruhige Anfangsphase ein Zeitraum, in dem große Körper das System zu höheren Geschwindigkeiten und heftigeren Kollisionen anregten. In einer ersten Studie berechneten die Wissenschafter, wieviel Energie es brauchen würde, um eine Struktur wie diejenige von Tschuri bei einem Zusammenstoß zu zerstören.

Schwachstelle ist die Verbindung der beiden Teile – der Hals zwischen Kopf und Körper, wenn man beim Vergleich mit einer Ente bleibt. "Wir haben herausgefunden, dass diese Struktur einfach kaputt gehen kann, sogar bei Einschlägen mit geringer Aufprallenergie", so Jutzi.

Und Tschuri hätte im Lauf der Zeit viele solcher Zusammenstöße erlebt. Die Wahrscheinlichkeit spricht also klar dagegen, dass sich die Form des Kometen schon in der Anfangszeit des Sonnensystems herausbildete und seitdem stabil bleiben konnte. "Die heutige Kometenform ist demnach das Resultat des letzten größeren Einschlags, der vermutlich innerhalb der letzten Milliarde Jahren stattgefunden hat", sagt Jutzi.

Möglicher Tathergang

In einer zweiten Arbeit versuchten die Forscher zu rekonstruieren, wie dieser Zusammenstoß ausgesehen haben könnte. In ihren Computermodellen ließen sie Brocken mit einem Durchmesser von 200 bis 400 Metern auf ein etwa fünf Kilometer großes, abgeflachtes Rotationsellipsoid in etwa von der Form eines Rugby-Balls prallen.

Die Einschlaggeschwindigkeit lag in diesem Modell im Bereich von 200 bis 300 Metern pro Sekunde, also deutlich über der Fluchtgeschwindigkeit von Objekten dieser Größe. Die involvierte Energie ist aber noch weit unter derjenigen eines katastrophalen Aufpralls, bei dem ein großer Teil des Körpers pulverisiert würde.

Das Resultat im Durchlauf des Modells: Die Gesamtmasse wurde vorerst in zwei Teile auseinandergerissen, die Stunden später aber aufgrund der wechselseitigen Anziehung zu einer Struktur mit zwei Teilen verschmolz – in etwa wie Tschuris Entenform.

Zusammensetzung bleibt gleich

Tschuris Zusammensetzung hätte sich laut den Forschern dadurch aber nicht geändert. Ihre Computersimulationen würden zeigen, dass die relativ geringe Einschlagenergie den Kometen weder erhitzen noch zusammendrücken würde. Das Material wäre weiterhin porös und die darin seit Beginn enthaltenen flüchtigen Stoffe blieben erhalten. Die Zielsetzung der Rosetta-Mission, einen Einblick in die Anfangszeit zu nehmen, wäre also nicht in Gefahr, verfälschten Messwerten aufzusitzen.

Benz zieht einen anschaulichen Vergleich: "Bisher hat man angenommen, dass die Kometen eine Art ursprüngliche Bausteine sind – ähnlich wie Lego. Unsere Arbeit zeigt, dass die Legosteine nicht mehr ihre ursprüngliche Form haben, aber das Plastik, aus dem sie bestehen, ist immer noch das Gleiche wie am Anfang." (red, 9. 11. 2016)