Hallo Ebi !
Es gibt den so genannten Yarkovsky-O’Keefe-Radzievskii-Padack-Effekt oder kurz YORP-Effekt. Dieser Effekt bewirkt, dass die der Sonne zugewandte Seite des Asteroiden Wärme abstrahlt. Dadurch erfährt der Asteroid einen winzigen Rückstoß.
Links zum Yarkovsky-Effekt:
http://www.astronomy.com/Content/Dynamic/Articles/00…
http://www.aas.org/publications/baas/v33n3/dps2001/8…
Es gibt die Idee, diesen Effekt zum Umlenken von Asteroiden zu verwenden. Dazu ein Artikel aus wissenschaft-online:
http://www.wissenschaft-online.de/abo/ticker/589783
Astronomie, Geowissenschaften, Physik
Weißer Anstrich gegen Gefahr aus dem All [06.04.2002]
Wieder einmal warnen Astronomen vor einem Asteroiden, welcher der Erde gefährlich nahe kommen wird. Im Gegensatz zu vielen vorherigen Prognosen bleibt uns aber dieses Mal genügend Zeit, auf die drohende Gefahr zu reagieren: Erst in knapp 900 Jahren soll uns der Brocken aus dem All erreichen. Wie gut, dass gerade jetzt ein Wissenschaftler ein Mittel gegen derartige Katastrophen vorschlägt. Demnach könnte schon ein weißer Anstrich den Asteroiden ablenken.
Es ist wie ein kosmisches Billardspiel über 15 Banden, will man die Bahn des Asteroiden 1950 DA über die nächsten 900 Jahre vorhersagen. Ein Billardspiel, bei dem zusätzlich noch ein steter „Wind“ in Form der Sonnenstrahlung bläst, der die Bahn verändert. Keine leichte Aufgabe also, doch Jon Giorgini vom Jet Propulsion Laboratory der NASA in Pasadena und seine Kollegen wollen sie gelöst haben [1]. Ihre erschreckende Erkenntnis: Der vagabundierende 1,1 Kilometer große Brocken wird mit einer Wahrscheinlichkeit von eins zu 300 am 16. März 2880 die Erde treffen.
„Kein Grund zur Sorge“, meint Giorgini, „das ist mehr als genug Zeit, über Maßnahmen nachzudenken - 35 Generationen, um genau zu sein.“ Die Wahrscheinlichkeit für einen Volltreffer ist indes recht hoch, zumindest 50 Prozent höher als bei bisherigen Prognosen. Zudem ist die Bahn des Asteroiden, der erstmals im Jahr 1950 vom Lick Observatory auf dem Mount Hamilton in Kalifornien entdeckt wurde, recht genau bekannt. Zwar verschwand der Brocken kurz nach seiner Entdeckung zunächst wieder von der Bildfläche und tauchte erst im Jahr 2000 wieder auf, als ihn Astronomen des Lowell Observatory in Arizona erspähten, doch geben diese Daten zusammen mit Radaraufnahmen ein äußerst genaues Bild der Asteroiden-Bahn.
Und die ließ sich nun auch in die Zukunft projizieren, indem Giorgini und seine Kollegen all die bekannten Faktoren wie den Druck der Sonnenstrahlung und die Gravitationswirkung der rund 7000 anderen Himmelskörper in der Umgebung in die Rechnung mit einbezogen. Die Unsicherheit, wie nahe der Asteroid letztendlich der Erde kommen wird, ergibt sich eigentlich nur noch aus seinen nicht genau bekannten physikalischen Daten, wie beispielsweise seiner Größe, Form, Masse, Umdrehungsgeschwindigkeit und der Art und Weise, wie er Licht und Wärme ins All reflektiert.
Und genau hier könnte man ansetzen um die Katastrophe zu vermeiden. So schlägt Giorgini vor, die Oberfläche des Asteroiden entweder mit Kreide aufzuhellen oder mit Holzkohle abzudunkeln, um so seine Reflektivität zu ändern und damit auch seine Bahn. Etwas verwegener wirkt der Vorschlag kurzerhand die Sonnensegel eines Raumfahrzeugs um den Brocken zu wickeln, um so sein Reflexionsvermögen zu erhöhen. Immerhin wäre für solche Maßnahmen noch genug Zeit, denn die winzigen Bahnänderungen würden den Asteroiden im Laufe der Jahrhunderte sicherlich ein ganzes Stück abtreiben. Außerdem wären derartige Methoden Umweltschützern wesentlich besser zu verkaufen, als brachiale Ansätze, wie das Zünden einer Atombombe.
Wissenschaftliche Unterstützung erhält Giorgini jedenfalls von einem Kollegen in der gleichen Science-Ausgabe [2]. Hier beschreibt Joseph Spitale von der University of Arizona in Tucson wie sich der Yarkovsky-Effekt ausnutzen lässt, um die Gefahr aus dem All abzuwenden. Das Phänomen wurde nach einem polnischen Ingenieur benannt, der es vor rund hundert Jahren erstmals beschrieb. So verursachen die heißen Stellen eines unregelmäßig erhitzten Körpers einen messbar stärkeren Rückstoß, da hier mehr Wärmestrahlung emittiert wird. Das führt schließlich zu einer winzigen Bahnverschiebung.
Mit diesem Effekt lässt sich beispielsweise erklären, warum mehr Gesteinsbrocken vom Asteroidengürtel in Erdnähe kommen, als man es eigentlich erwarten würde. Spitale arbeitet jedenfalls an einem ausgeklügelten Modell, mit dem sich die Bahn eines Himmelskörpers unter Berücksichtigung dieses Effekts beschreiben lässt. Dabei spielen wieder Form, Drehgeschwindigkeit und Reflexionsvermögen eine Rolle, aber auch Materialeigenschaften wie die Wärmeleitfähigkeit sind entscheidend.
In seinen Rechnungen hat Spitale überprüft, inwieweit sich Änderungen dieser Eigenschaften auf die Bahn der drei Asteroiden 6489 Golevka (300 Meter Durchmesser), 1566 Icarus (ein Kilometer Durchmesser) und 1620 Geographos (2,5 Kilometer Durchmesser) auswirken würde. Sein Ergebnis: Die Ablenkung ist über Jahrzehnte und Jahrhunderte gerechnet groß genug, wobei die Methode am besten bei den kleinen Exemplaren funktioniert.
Die Ausführung ähnelt dabei stark Giorginis Ideen: „Man könnte auf einem der kleineren, nackten Brocken eine Menge Dreck abladen, um die thermische Leitfähigkeit zu verändern.“ Das Problem hierbei ist jedoch, um einen ein Kilometer großen Asteroiden etwa einen Zentimeter mit einer Schicht zu bedecken, bedürfte es 250 000 Tonnen Material, was ungefähr der Masse von 90 vollbeladenen Saturn-V-Raketen entspricht.
„Eine andere Möglichkeit wäre es, den Asteroiden anzustreichen. Mit ein paar Millimetern weißen Materials könnte man den Yarkovsky-Effekt gleich ganz abstellen.“ So müsste also nur noch ein Zehntel der Masse ins All befördert werden.
So phantasiereich all diese Ideen auch sein mögen und selbst, wenn sich derart ehrgeizige Projekte realisieren ließen, der schwierigste Teil sind die Rechnungen, gesteht Spitale ein. Kleine Fehler wären hier mitunter fatal. So könnte ein Asteroid, der eigentlich durch oben beschriebene Methoden abgelenkt werden soll, erst recht die Erde treffen.
Wäre doch peinlich, wenn dabei aus Versehen, ein Asteroid auf eine Großstadt gelenkt würde. Na ja, ein bisschen Zeit bleibt noch, sich darüber den Kopf zu zerbrechen und vielleicht sind die Gedankenspiele für dieses Mal noch müßig, wenn sich in einigen hundert Jahren herausstellt, dass 1950 DA auch ohne menschliches Zutun die Erde verfehlt.
Thorsten Krome
© wissenschaft-online
Quellen
Jet Propulsion Laboratory: http://www.jpl.nasa.gov/
American Astronomical Society: http://www.aas.org/
DPA: http://www.dpa.de/
[1] Science 296: 132-136 (2002): http://www.sciencemag.org
[2] Science 296: 77 (2002): http://www.sciencemag.org
Weitere Links zum Thema
Asteroid Might Hit Earth in 2880, Unless it is Painted: http://www.space.com/scienceastronomy/solarsystem/as…
Tatsächlich dürfte sich der YORP-Effekt auf die Rotation der Asteroiden auswirken. Dazu wieder ein Artikel aus wissenschaft-online:
http://www.wissenschaft-online.de/abo/ticker/636551
Astronomie
Nur ganz leicht angeschubst [11.09.2003]
Wie Sonnenstrahlen die Bewegungen von Asteroiden beeinflussen
Bisher dachten die Forscher, dass die Orientierung der Drehachsen von Asteroiden im All vom Zufall bestimmt sei. Doch in Wahrheit wird sie von den winzigen Kräften der Sonnenstrahlung bestimmt.
Asteroiden sind die Verlierer eines Wettrennens in der Jugendzeit unseres Sonnensystems. Damals, vor rund 4,5 Milliarden Jahren, bildeten sich in der Gas- und Staubwolke zunächst winzige Staubpartikel, die nach und nach immer größer wurden, bis auf diese Weise schließlich auch die Planeten entstanden. Übrig blieben kleinere Brocken, die Asteroiden, die seither - fernab von der Schwerkraft anderer Planeten - in der großen Lücke zwischen Mars und Jupiter um die Sonne ziehen.
Und da es dort bis heute immer wieder zu Kollisionen kommt, sollten Rotation und Neigung dieser Asteroiden vor allem durch solche Kollisionen, also vom Zufall bestimmt sein. Tatsächlich aber zeigen die über einen Zeitraum von zehn Jahren gesammelten Daten von zehn Mitgliedern der Asteroidenfamilie Koronis, dass das zumindest für diese kartoffelförmigen Himmelskörper mit einem Durchmesser zwischen 20 und 40 Kilometern nicht der Fall ist.
Denn von diesen Gesteinsbrocken rotieren sechs bezüglich ihre Umlaufbahn im Uhrzeigersinn und vier dagegen – und erstaunlicherweise sind die Asteroiden innerhalb dieser beiden Gruppen alle jeweils parallel zueinander orientiert: Die einen sind um 150 bis 170 Grad gegen ihre Bahnebene geneigt und die anderen um etwa 40 bis 50 Grad.
Auch rotieren die Asteroiden mit ganz ähnlichen Geschwindigkeiten: Die gegen den Uhrzeigersinn rotierenden brauchen für eine Drehung zwischen 7,5 und 9,5 Stunden und die mit dem Uhrzeigersinn rotierenden Gesteinsbrocken kreiseln entweder sehr schnell mit weniger als fünf Stunden pro Rotation oder sehr langsam mit mehr als 13 Stunden pro Rotation durch die Gegend.
Nach Ansicht von David Vokrouhlicky von der Charles University in Prag und seinen Kollegen vom Southwest Research Institute in Colorado kann das kein Zufall sein. Die Forscher versuchten daher, die Entwicklung der Asteroiden seit ihrer Entstehung am Computer zu simulieren, um die Ursachen für dieses seltsame Phänomen herauszufinden.
Dabei ließen sie in ihre Berechnungen zwei Einflüsse einfließen: die Wechselwirkungen mit den anderen Planeten und den so genannten Yarkovsky-O’Keefe-Radzievskii-Padack-Effekt oder kurz YORP-Effekt. Letzterer berücksichtigt, dass die der Sonne zugewandte Seite des Asteroiden Wärme abstrahlt. Dadurch erfährt der Asteroid einen winzigen Rückstoß.
Tatsächlich zeigten die Simulationen, dass der YORP-Effekt im Laufe der Jahrmilliarden die Rotation eines gegen den Uhrzeigersinn rotierenden Koronis-Asteroiden abbremst. Dadurch beginnt er, genau wie ein langsam werdender Kreisel, um seine Rotationsachse zu taumeln – zumindest solange bis diese Präzession mit der Drehung eines der anderen großen Planeten übereinstimmt, und Neigung und Rotationsperiode des Asteroiden gleichsam eingefroren werden.
Für Asteroiden, die im Uhrzeigersinn rotieren, scheinen dagegen die Wechselwirkungen mit anderen Planeten kaum eine Rolle zu spielen. Vielmehr sorgt bei ihnen allein der YORP-Effekt dafür, dass die Schräge der Asteroiden gegen 180 Grad tendiert und ihre Rotation irgendwann entweder beschleunigt oder abgebremst wird.
Zumindest für die Koronis-Familie scheint damit klar zu sein, dass nicht wenige, heftige Kollisionen sondern eher die unvorstellbar winzigen, aber im Laufe der Jahrmilliarden stetigen Stöße von Photonen die Drehbewegung der Asteroiden bestimmen. Getreu dem Motto: kleine Ursache – große Wirkung.
Ludmila Carone
Freie Wissenschaftsjournalistin
© wissenschaft-online
Quellen
Nature 425: 147-151 (2003): http://www.nature.com
Weitere Links zum Thema:
THE YORP EFFECT AND THE SPIN OF SMALL ASTEROIDS: http://www.lpi.usra.edu/meetings/lpsc2000/pdf/1399.pdf
Is Asteroid 951 Gaspra in a Resonant Obliquity State with YORP Increasing Its Spin Rate? http://www.aas.org/publications/baas/v33n3/dps2001/3…
Fresh Spin on Solar Powered Asteroids http://www.space.com/scienceastronomy/asteroid_spin_…
mfg
Christof
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