Geboren aus den Trümmern einer gewaltigen Kollision, Millionen Jahre lang durch den Weltraum treibend und umgestaltet durch die Gravitation der Planeten, hatte der Asteroid Bennu ein hartes Leben in einer rauen Umgebung: dem frühen Sonnensystem. “Bennu’s Journey”, eine neue Animation des Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt (Maryland), zeigt, was über die Existenz Bennus und den Ursprung des Sonnensystems bekannt ist und was noch rätselhaft bleibt.
“Wir fliegen zu Bennu, weil wir wissen wollen, was er im Verlauf seiner Entwicklung erfahren hat”, sagte Edward Beshore von der University of Arizona, der stellvertretende leitende Forscher der NASA-Mission OSIRIS-REx (Origins, Spectral Interpretation, Resource Identification, Security – Regolith Explorer). Die Mission wird Ende 2016 in Richtung Bennu starten, im Jahr 2018 den Asteroiden erreichen und im Jahr 2023 eine Probe von Bennus Oberfläche zur Erde zurückbringen. “Bennus Erfahrungen werden uns mehr darüber verraten, woher unser Sonnensystem stammt und wie es sich entwickelte. Wie die Kriminalbeamten in einer Krimiserie werden wir Beweisstücke von Bennu untersuchen, um die Geschichte des Sonnensystems umfassender zu verstehen, die letztendlich auch die Geschichte unserer eigenen Herkunft ist.”
Das unten eingebundene Video beginnt mit einem Schnappschuss der Galaxie und zoomt in einen Nebel – eine ausgedehnte Wolke aus Gas und Staub, die aus den Explosionen sterbender Sterne stammt. Durch Beobachtungen von anderen Sternentstehungsregionen in unserer Galaxie haben Wissenschaftler einen guten Eindruck von den grundlegenden Bedingungen bei der Entstehung des Sonnensystems, meinte Beshore. Wie in der Animation dargestellt, stört ein naher, explodierender Stern die Materie in dem Nebel und lässt einen Teil des Nebels unter seiner eigenen Schwerkraft kollabieren, wobei sich eine Materiescheibe um die junge Sonne bildet.
Innerhalb dieser Scheibe werden Staubteilchen blitzartig zu geschmolzenem Gestein erhitzt, anschließend erstarren sie, um Chondrulen zu werden – einige der Bausteine des Sonnensystems. In der Animation werden Chondrulen gezeigt, wie sie aufgrund elektrostatischer und gravitativer Kräfte zusammenklumpen und Asteroiden und Planeten bilden.
Ein Großteil des Materials von Bennu setzt sich aus Chondrulen zusammen. “Auf Planeten wie der Erde wurde das ursprüngliche Material durch geologische Aktivität und chemische Reaktionen mit unserer Atmosphäre und Wasser beträchtlich verändert. Wir denken, dass Bennu relativ unverändert sein könnte, deswegen ist dieser Asteroid für uns wie eine Zeitkapsel, die wir erforschen”, sagte Beshore. Durch die Analyse der von Bennu stammenden Proben wird das OSIRIS-REx-Team in der Lage sein, etwas des ursprünglichsten Materials zu untersuchen, das im Sonnensystem gefunden werden kann.
Bennu könnte außerdem organisches Material aus dem jungen Sonnensystem beherbergen. Organische Materie besteht aus Molekülen, die hauptsächlich Kohlenstoff- und Wasserstoffatome enthalten, und sie ist fundamental für das Leben auf der Erde. Die Analyse jedweder organischer Materie, die auf Bennu gefunden wurde, wird Wissenschaftlern einen Überblick über die Materialien verschaffen, die bei der Entstehung des Sonnensystems vorhanden waren und möglicherweise eine Rolle beim Ursprung des Lebens spielten. “Wenn wir dieses Material zurück zur Erde bringen, können wir weit bessere Analysen durchführen als mit den Instrumenten an Bord einer Raumsonde. Der Grund dafür sind praktische Begrenzungen hinsichtlich der Größe, der Masse und des Energieverbrauchs”, sagte Beshore. “Wir werden zurückgebrachte Materie auch beiseite legen, damit zukünftige Generationen sie mit Instrumenten untersuchen können, die wir uns heute nicht einmal vorstellen können.”
Die Mission wird zudem einen Beitrag für die Asteroid Redirect Mission (ARM) der NASA leisten, die einen erdnahen Asteroiden identifizieren, einfangen und in eine stabile Umlaufbahn um den Mond bringen wird, wo Astronauten ihn in den 2020er Jahren untersuchen und Gesteinsproben zurückbringen werden. Die Asteroid Redirect Mission ist Teil des NASA-Plans, neue Fähigkeiten zu entwickeln, die für zukünftige, bemannte Missionen zum Mars erforderlich sind. OSIRIS-REx wird auch die Bemühungen der NASA unterstützen, die Population potenziell bedrohlicher, erdnaher Objekte zu verstehen und selbige für zukünftige Asteroidenforschungsmissionen zu charakterisieren.
Das frühe Sonnensystem war recht chaotisch. Riesige Einschlagkrater auf den Planeten im inneren Sonnensystem sprechen dafür, dass es vor etwa 4,1-3,8 Milliarden Jahren ein “Großes Bombardement” durch Asteroiden gegeben hat – genau um den Ursprung des Lebens auf der Erde. Das Video illustriert eine Theorie dafür. Der massereiche Gasriese Jupiter begann aufgrund gravitativer Wechselwirkungen mit den äußeren Gasplaneten nach innen zu wandern, näher zur Sonne. Jupiters Gravitation störte den Asteroidengürtel und zog zahlreiche Asteroiden näher an die Sonne heran, wo einige mit den terrestrischen Planeten kollidierten, die Erde eingeschlossen. Dieses Asteroiden-Bombardement könnte eine entscheidende Quelle für Wasser und organische Materie auf der jungen Erde gewesen sein.
Nach diesem Bombardement beruhigten sich die Dinge ein wenig, aber gelegentlich fanden noch gewaltige Kollisionen statt – Kollisionen wie die im Video gezeigte zwischen einem Asteroiden und einem Planetesimal vor circa einer Milliarde Jahren. Wissenschaftler vermuten, dass eine Kollision wie diese zu der Geburt Bennus geführt haben könnte, und das Video illustriert, wie der Asteroid aus den Trümmern der Kollision entstand und sich langsam unter seiner eigenen, schwachen Schwerkraft zusammenfügte.
Laut Beshore offenbaren Messungen, dass die Dichte Bennus geringer als die von Gestein ist, deswegen denken die Forscher, dass der Asteroid möglicherweise Hohlräume in seinem Inneren besitzt. Ein Asteroid wie dieser wird als Schutthaufen bezeichnet – eine locker aneinander gebundene Ansammlung von Felsen, Gestein und Staub.
Bennu ist ziemlich dunkel. Wie eine asphaltierte Straße an einem heißen Tag, absorbiert er den Großteil des ihn erreichenden Sonnenlichts und strahlt diese Energie später als Wärme ab. Diese Strahlung gibt Bennu einen kleinen Schubs – den sogenannten Yarkovsky-Effekt -, der seine Umlaufbahn mit der Zeit langsam verändert. Die Animation zeigt, wie der Yarkovsky-Effekt Bennu wandern lässt, bis er eine gravitative Resonanz mit dem Planeten Saturn erfährt. Regelmäßige Einwirkungen dieser Resonanz schieben Bennu letztendlich in das innere Sonnensystem, wo der Asteroid mehrere enge Begegnungen mit der Venus und der Erde hat. Diese Begegnungen ziehen den Schutthaufen namens Bennu auseinander, bringen sein Innerstes nach außen und gestalten den Asteroiden um.
Weil Bennu der Erde nahe kommt, gebe es eine winzige Wahrscheinlichkeit (ca. 1:2500) dafür, dass er die Erde im späten 22. Jahrhundert treffen könne, so Beshore. “Wir werden genaue Messungen des Yarkovsky-Effekts bei Bennu machen, indem wir OSIRIS-REx präzise bei der Umkreisung des Asteroiden verfolgen”, sagte Beshore. “Darüber hinaus ist das Instrumentarium an Bord der Sonde perfekt dafür ausgestattet, um all die Dinge zu messen, die zum Yarkovsky-Effekt beitragen, beispielsweise die Zusammensetzung, Energietransport durch die Oberfläche, Temperatur und Bennus Topografie. Falls Astronomen eines Tages einen Asteroiden identifizieren, der eine ernsthafte Bedrohung für die Erde darstellt, wird der erste Schritt sein, mehr Informationen über den Asteroiden zu sammeln. Glücklicherweise wird die OSIRIS-REx-Mission uns die nötige Erfahrung und Hilfsmittel gegeben haben, um die Arbeit zu erledigen.”
Die Animation endet mit dem Eintritt der OSIRIS-REx-Sonde in die Umlaufbahn um Bennu, um die Geschichte der langen, seltsamen Reise des Asteroiden zu erzählen – eine Reise, welche die Geheimnisse des Sonnensystems und vielleicht die unser eigenen Herkunft zu offenbaren verspricht.
Video-Link: https://youtu.be/9fpZfPSHog8
“Bennus Reise” erzählt die Geschichte des Asteroiden Bennu, dem Ziel der OSIRIS-REx-Mission. (NASA / Goddard Space Flight Center / Conceptual Image Lab / Music composed by Steven Archer)
Die Animation gehört zu den detailreichsten Produktionen, die vom Conceptual Image Laboratory (CI Lab) am Goddard Space Flight Center geschaffen wurden und stellte daher hohe Ansprüche an die Realisierung. Sie wurde in einem 8×3 Cinemascope-Seitenverhältnis mit 5.670*2.180 Pixeln gerendert und besitzt damit sogar eine höhere Auflösung als das 4K Ultra High Definition (4K UHD) Format, das momentan mit den Fernsehgeräten der nächsten Generation eingeführt wird. (Anm. d. Red.: Wegen der Größe ist hier auf der Seite nur eine etwas kleinere Version eingebunden, die allerdings immer noch in HD-Auflösung vorliegt. Die volle Auflösung gibt es hier.)
“Dies wurde aus zwei Gründen getan: Erstens konnten wir mit dem Cinemascope-Seitenverhältnis Vorteile aus dem zusätzlichen Raum für ein besseres Filmerlebnis gewinnen und es ist auch auf großformatigen Leinwänden wie IMAX oder dem NASA-Hyperwall gut abspielbar”, sagte Walt Feimer, CI Lab Senior Animator und Produzent des Projekts. “Der zweite Vorteil war, dass wir bei dem Mastering in der hohen Auflösung nur einmal rendern mussten. Indem wir die Ereignisse der Animation innerhalb des 16:9-Formats hielten, konnten wir die Animation auf 4K UHD herunterschneiden und von dort konnte sie auf jedes unserer üblichen Animationsprodukte skaliert werden.”
Eine der größten Herausforderungen des Videos lag Feimer zufolge in den Texturabbildungen. Weil das Format so groß war, mussten die Größen der Texturen deutlich erhöht werden, um die Auflösung zu halten und nicht visuell einzubrechen. Das Team verbrachte auch eine Menge Zeit damit, das Erscheinungsbild der Gase zu erschaffen, die in den Szenen mit dem Nebel und dem frühen Sonnensystem verwendet wurden.
Die enorme Größe der Animation verlangte viel Berechnungszeit für das Rendern, deswegen war es wichtig, die Veränderungen durch eine enge Absprache zwischen dem Wissenschaftsteam, dem Produktionsteam und den Scriptautoren zu minimieren.
“Ed Beshore und Dante Lauretta, der leitende Wissenschaftler der OSIRIS-REx-Mission, hielten anfangs mehrere Treffen mit mir und dem Animationsteam (Walt Feimer und Michael Lentz) ab, um die Geschichte von Bennu zu besprechen und den Erzählbogen des Videos herauszuarbeiten”, sagte Daniel Gallagher von den Goddard Media Studios, ein Autor und Produzent des Projekts. “Dann begannen Walt und Michael mit der Ausarbeitung der Storyboards und ich begann mit dem Schreiben der Erzählung, basierend auf unseren Treffen und verschiedenen wissenschaftlichen Artikeln. Die ersten Scripte wurden mit Informationen vollgepackt, aber fingen nicht richtig das epische Gefühl ein, auf das wir abgezielt hatten, daher holten wir den Autor und Produzenten Michael Starobin, um den Klang der Erzählung zu überdenken. Nach einigem Hin und Her kam das Team bei einem Script an, das die wichtigsten wissenschaftlichen Punkte enthielt, aber sie auch mit einer epischeren, atmosphärischeren Stimme transportierte.”
“Durch viel zusammenwirkendes Hin und Her mit Dante und Ed bestimmten wir die Geschichte, die wir erzählen wollten und erstellten unser Sequenzprotokoll”, ergänzte Feimer. “Am Schluss hatten wir 31 verschiedene Sequenzen. Die zusätzliche Zeit an den Storyboards zahlte sich wirklich aus. Sie hielt die Anzahl der Veränderungen auf einem Minimum und am Ende fügten wir nur zwei Sequenzen hinzu und ließen eine weg.” Die Bemühungen des Teams resultierten in einer Animation, die erklärt, wie die Erforschung eines Asteroiden Licht auf unser Dasein werfen kann.
Die Animation wurde von dem OSIRIS-REx-Projekt finanziert. Das Goddard Space Flight Center in Greenbelt (Maryland) wird die Gesamtleitung der Mission übernehmen, inklusive der Entwicklung der Systeme, Sicherheits- und Missionsgewährleistungen. Dante Lauretta ist der leitende Forscher der Mission von der University of Arizona. Lockheed Martin Space Systems in Denver wird die Sonde bauen. OSIRIS-REx ist die dritte Mission des New Frontiers Program der NASA. Das Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville (Alabama) leitet das New Frontiers Program für das Science Mission Directorate in Washington.
Quelle: http://www.nasa.gov/content/goddard/bennus-journey/index.html
(THK)
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