Wie der historische Kometeneinschlag auf Jupiter zur planetaren Verteidigung führte

Vor 25 Jahren wurde die Menschheit erstmals Zeuge einer Kollision zwischen einem Kometen und einem Planeten. Vom 16. bis zum 22. Juli 1994 kollidierten riesige Fragmente des nur ein Jahr zuvor entdeckten Kometen Shoemaker-Levy 9 (SL9) mit Jupiter und verursachten gigantische, dunkle Narben in seiner Atmosphäre. Superheiße Wolken erstreckten sich bis in seine Stratosphäre.

Der Einschlag von SL9 gab Forschern die Möglichkeit, ein neues Phänomen am Himmel zu untersuchen. Er war außerdem ein Weckruf dafür, dass auch heute noch gewaltige Kollisionen im Sonnensystem stattfinden. Wenn Jupiter anfällig war, ist es die Erde vielleicht auch. Hätte der Komet stattdessen die Erde getroffen, könnte das eine globale atmosphärische Katastrophe ausgelöst haben, ähnlich wie der Einschlag, der vor 65 Millionen Jahren das Ende der Dinosaurier einläutete.

„Shoemaker-Levy 9 war wie ein Schlag in die Magengrube“, sagte Heidi Hammel, die Leiterin einer Beobachtungskampagne des Kometen mit dem Weltraumteleskop Hubble in sichtbaren Wellenlängen. Sie ist jetzt die Vizepräsidentin der Association of Universities for Research in Astronomy (AURA), die das Interface der Astronomen zu Hubble verwaltet. „Er hat unser Verständnis dafür gestärkt, wie wichtig es ist, unsere lokale Nachbarschaft zu überwachen und das zukünftige Potenzial für Einschläge auf der Erde zu verstehen.“

„Kometen – kosmische Schneebälle aus gefrorenen Gasen, Gestein und Staub, die die Sonne umkreisen – sind nur ein Objekttyp, der auf planetaren Körpern Verwüstungen anrichten kann. Asteroiden, die steinigen, luftlosen Überreste aus der Entstehungszeit unseres Sonnensystems, sind ein weiterer. Zu Ehren des Weltasteroidentags am 30. Juni blicken wir zurück auf dieses historische Ereignis, das uns die Bedeutung des Ausschauhaltens nach potenziellen Einschlägen lehrte.

Die Entdeckung des Kometen

Die Astronomen Carolyn und Eugene Shoemaker sowie David Levy entdeckten den Kometen SL9 im März 1993. Die Shoemakers waren bereits bekannte Kometenentdecker, die im Laufe ihrer Karrieren gemeinsam oder separat 32 Kometen aufspürten. Die Berechnungen sprachen dafür, dass der Komet von der Gravitation des Planeten in Stücke gerissen wurde und ihn umkreiste. Die zum Teil mehr als eine halbe Meile großen Fragmente würden im Juli 1994 auf dem Jupiter einschlagen.

Die Nachricht versetzte die astronomische Gemeinschaft in Ekstase: Es gab eine Gelegenheit, einen Einschlag tatsächlich zu beobachten. Andere Planeten und Monde sind von Kratern bedeckt, aber wir hatten nie gesehen, wie ein Einschlag geschieht. Wissenschaftler hatten kürzlich bestätigt, dass viele Krater auf der Erde durch Einschläge entstanden und nicht durch Vulkaneruptionen, beispielsweise der 1,6 Kilometer große Meteor Crater in Arizona und der 150 Kilometer breite Chicxulub-Krater im Golf von Mexiko. Der Einschlag von SL9 auf Jupiter wäre eine außergewöhnliche Gelegenheit zu untersuchen, wie Einschläge einen Planeten beeinflussen.

Globale Beobachtungskampagnen

Die Astronomen auf der Erde hatten ein Jahr lang Zeit, um sich auf den Einschlag vorzubereiten, deswegen schlossen sich viele bodengestützte Teleskope rund um die Welt der Kampagne an. Dazu gehörten auch die Infrared Telescope Facility (IRTF) der NASA auf dem Gipfel des Maunakea auf Hawaii. Die NASA empfing schließlich auch Daten von der Raumsonde Galileo (die nach ihrem Start im Jahr 1989 bereits auf dem Weg zum Jupiter war) und vom Weltraumteleskop Hubble.

„Die Einschläge von Shoemaker-Levy 9 brachten Kometenforscher, Experten für die Jupiter-Atmosphäre und Astronomen zusammen, um sich zu fragen ‚Wie beobachten wir dieses Ereignis?'“, sagte Kelly Fast, Programmmanagerin des Near Earth Objects Observations Program der NASA. Für die Einschläge von SL9 war Fast an der IRTF zu deren erstem Beobachtungslauf stationiert „Der zeitliche Vorlauf war wirklich entscheidend, weil er uns die Möglichkeit gab, die Durchführung dieser Beobachtungen zu optimieren, um die besten wissenschaftlichen Erkenntnisse zu bekommen.“

Astronomen versammelten sich an der IRTF auf Hawaii, um mit den Vorbereitungen für den Einschlag zu beginnen. Das Teleskop, das in den späten 1970er Jahren zur Unterstützung der Voyager-Missionen zu den äußeren Planeten gebaut wurde, ist empfindlich für Wärmestrahlung. Daher zeigten seine Bilder enorm helle Flecken dort, wo die Kometenfragmente auf Jupiter trafen.

„Normalerweise betrachtet man das Sonnensystem als statisch; man sieht solche großen Veränderungen nicht auf einmal“, sagte John Rayner, der Direktor der IRTF, der während der Einschläge anwesend war. „Aber plötzlich diese Einschläge und diese enorm hellen Flecken auf dem größten Planeten unseres Sonnensystems zu sehen, war ziemlich außergewöhnlich.“

So erstaunlich die Beobachtungen der IRTF und der zahlreichen bodengestützten Observatorien auch waren, mit den Teleskopen auf der Erde konnte man die Einschläge nicht direkt verfolgen, weil sie auf Jupiters Nachtseite passierten. Erst als der Planet rotierte, konnten die bodengestützten Teleskope die Folgen der Einschläge beobachten.

Aber die NASA-Raumsonde Galileo hatte bei dem Ereignis einen Sitz in der ersten Reihe. Zum Zeitpunkt der Einschläge war Galileo auf ihrem Weg zu Jupiter und seinen Monden und näherte sich in genau der richtigen Geometrie, um die Einschläge der Fragmente von SL9 auf dem Gasriesen zu verfolgen. Aus einer Entfernung von 238 Millionen Kilometern begann die Raumsonde Fotos zu machen.

Die besten Aufnahmen kamen jedoch von Hubble, an dem im Rahmen seiner ersten Servicing Mission kurz vorher entscheidende Reparaturen durchgeführt wurden. Oberhalb der Erdatmosphäre erlaubte seine hochauflösende Kamera mit ihrer ausgezeichneten Bildqualität den Forschern, die entstandenen Plumen auf der Wolkenobergrenze wachsen und kollabieren zu sehen. Mit der Rotation Jupiters offenbarten sich langsam dunkle Narben in seiner Atmosphäre, dort wo die Kometenfragmente eingeschlagen waren. Die Astronomen sahen expandierende Wellen aus dunklem Material, die Formen der Plumen und Einzelheiten in den Trümmerfeldern der Explosionen in nie zuvor gesehenen Details. Eine ganze Woche lang wurden mindestens einmal am Tag Hubble-Pressekonferenzen abgehalten, so dass die Öffentlichkeit die neuen Bilder betrachten konnte.

Hammel erinnerte sich, dass sie anfangs skeptisch war, ob Hubble überhaupt irgendetwas sehen würde, weil der Komet verglichen mit dem riesigen Gasplaneten so klein war. Als die Bilder hereinkamen, schlief sie tagelang kaum. „Ich war überrascht und dann war ich beschwingt“, sagte sie. „Es war so bemerkenswert, an einem Projekt beteiligt zu sein, von dem ich wusste, dass es unser Wissen über Jupiter und unser Verständnis von Einschlägen im Sonnensystem verändern wird.“

Einschlagforschung

Wissenschaftler weltweit beobachteten die Nachwirkungen der 21 Fragmente, die in Jupiters Atmosphäre stürzten. Jeder Einschlag wirbelte Material auf, das zurück in Jupiters Atmosphäre fiel und Trümmerflächen schuf, die für Forscher auf der Erde als Marker dienten, um die Winde auf Jupiter zu untersuchen. Vor dem Ereignis war die Verfolgung von Wolken die wichtigste Möglichkeit, um zu sehen, wie die Atmosphäre Material um den Gasriesen transportiert. Aber Material wie Ammoniak und Wasserstoffzyanid gelangte von tief unterhalb der Wolkendecke Jupiters in seine Stratosphäre und gab Forschern eine Möglichkeit, die Winde zu verfolgen, während diese Moleküle um den Planeten geweht wurden. Sogar heute noch können Wissenschaftler die Veränderungen hinsichtlich des Wasserstoffzyanids aufgrund der Einschläge in Jupiters Atmosphäre registrieren.

Die Beobachtungen konnten auch grundlegende Einschlagmodelle verfeinern und uns im Allgemeinen mehr darüber verraten, wie Teilchen nach einem Einschlag in einer Atmosphäre transportiert werden. Weil wir Einschläge nicht nachbilden können (ausgenommen in sehr kleinen Maßstäben wie das Schießen eines Kiesels in einen Felsen im Labor), boten die Einschläge von SL9 Wissenschaftlern ein natürliches Experiment, um zu erforschen, wie gewaltige Einschläge einen großen Himmelskörper wie einen Planeten beeinflussen. Die Untersuchung der Einschläge von SL9 auf Jupiter half den Forschern, ihre Modelle von einem möglichen Kometen- oder Asteroideneinschlag auf der Erde zu verbessern.

Ein Weckruf für die Menschheit

Vor dem Einschlag von SL9 gab es den Begriff „planetare Verteidigung“ nicht. Heute gibt es viele Forschungsteams, die erdnahe Objekte (Near Earth Objects, NEOs) verfolgen – das sind Asteroiden, die sich der Erde bis auf weniger als 50 Millionen Kilometer nähern. Aber Mitte der 1990er Jahre suchten nur wenige Teams (darunter die Shoemakers) nach Asteroiden im inneren Sonnensystem.

In dem Jahr vor dem Einschlag versuchte ein Team der US Air Force unter Leitung von Lindley Johnson (dem ersten und bisher einzigen Planetary Defense Officer) seine Führungsetage davon zu überzeugen, dass das Aufspüren und Verfolgen von NEOs ein Teil der Weltraummission der Air Force sein sollten. Als festgestellt wurde, dass sich SL9 auf einem Kollisionskurs mit Jupiter befand, wurde Johnsons Arbeit zu einem wichtigen Element bei der Studie der Air Force über deren zukünftiges Potenzial im Weltraum.

Im Jahr 1998 wies der Kongress (unter Einfluss von Eugene Shoemaker und anderen Wissenschaftlern, die für NEO-Forschung plädierten und mit den Hubble-Bildern der Verwüstungen auf Jupiter im Hinterkopf) die NASA an, 90 Prozent der Asteroiden in unserer Nachbarschaft mit Durchmessern von mindestens einem Kilometer zu finden. Bis Ende 2010 hatte die NASA dieses Ziel erreicht. Jetzt arbeitet die Agentur daran, mindestens 90 Prozent der Asteroiden mit Durchmessern zwischen 140 und 1.000 Metern zu finden, und dieses Ziel ist zu einem Drittel geschafft.

Das Shoemaker-Levy-9-Ereignis zeigte uns, dass wir heute verwundbar für Einschläge sind und das nicht nur in ferner Vergangenheit waren“, sagte Johnson. „Diese Einschläge finden im Sonnensystem jetzt gerade statt, und wir sollten unser Bestes tun, um gefährliche Objekte zu finden, bevor sie auf der Erde einzuschlagen drohen.“

Quelle

(THK)