Neue Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass dunkle Kometen, die bis zu 60 % der erdnahen Objekte ausmachen, möglicherweise aus dem Asteroidengürtel stammen und unterirdisches Eis tragen könnten, das möglicherweise zur Wasserversorgung der Erde beiträgt. Bildnachweis: SciTechDaily.com
Eine Studie der University of Michigan zeigt, dass bis zu 60 % der erdnahen Objekte dunkle Kometen sein könnten, die Eis enthalten, das zur Wasserversorgung der Erde beigetragen haben könnte.
Diese Objekte, die Eigenschaften von Asteroiden und Kometen vereinen, stammen wahrscheinlich aus dem Asteroidengürtel zwischen Jupiter und Mars. Die Forschung unterstreicht die Möglichkeit von Eis unterhalb der Oberfläche von Asteroiden und legt nahe, dass diese Objekte eine Rolle bei der Eisübertragung in das innere Sonnensystem spielen könnten.
Laut einer Studie der University of Michigan könnten bis zu 60 % der erdnahen Objekte dunkle Kometen sein, mysteriöse Asteroiden, die die Sonne in unserem Sonnensystem umkreisen, die wahrscheinlich Eis enthalten oder früher enthielten und ein Weg für die Wasserversorgung der Erde gewesen sein könnten .
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Asteroiden im Asteroidengürtel, einer Region des Sonnensystems etwa zwischen Jupiter und Mars, die einen Großteil der felsigen Asteroiden des Systems enthält, unterirdisches Eis haben, was laut Aster Taylor, einem UM, seit den 1980er Jahren vermutet wird Doktorand der Astronomie und Hauptautor der Studie.
Wege zur Eislieferung
Laut Taylor zeigt die Studie auch einen möglichen Weg für die Lieferung von Eis in das erdnahe Sonnensystem. Wie die Erde an ihr Wasser kam, ist eine seit langem bestehende Frage.
„Wir wissen nicht, ob diese dunklen Kometen Wasser zur Erde geliefert haben. Das können wir nicht sagen. Aber wir können sagen, dass es immer noch Debatten darüber gibt, wie genau das Wasser der Erde hierher gelangt ist“, sagte Taylor. „Die von uns durchgeführte Arbeit hat gezeigt, dass dies ein weiterer Weg ist, Eis von irgendwo im restlichen Sonnensystem in die Erdumgebung zu bringen.“
Die Forschung legt außerdem nahe, dass ein großes Objekt von Kometen der Jupiter-Familie stammen könnte, Kometen, deren Umlaufbahnen sie in die Nähe des Planeten Jupiter führen. Die Ergebnisse des Teams werden in der Zeitschrift Icarus veröffentlicht.
Kombination von Asteroiden- und Kometeneigenschaften
Dunkle Kometen sind etwas rätselhaft, weil sie die Eigenschaften von Asteroiden und Kometen in sich vereinen. Asteroiden sind Gesteinskörper ohne Eis, die näher an der Sonne kreisen, typischerweise innerhalb der sogenannten Eislinie. Das bedeutet, dass sie nahe genug an der Sonne sind, damit das Eis, das der Asteroid möglicherweise mit sich geführt hat, sublimiert oder sich von festem Eis direkt in Gas verwandelt.
Kometen sind eisige Körper, die eine verschwommene Koma zeigen, eine Wolke, die einen Kometen oft umgibt. Sublimierendes Eis trägt Staub mit sich und erzeugt so die Wolke. Darüber hinaus weisen Kometen typischerweise leichte Beschleunigungen auf, die nicht durch die Schwerkraft, sondern durch die Sublimation von Eis angetrieben werden und als nichtgravitative Beschleunigungen bezeichnet werden.
Schätzung des Anteils dunkler Kometen
Die Studie untersuchte sieben dunkle Kometen und schätzt, dass zwischen 0,5 und 60 % aller erdnahen Objekte dunkle Kometen sein könnten, die keine Koma, aber nichtgravitative Beschleunigungen aufweisen. Die Forscher vermuten außerdem, dass diese dunklen Kometen wahrscheinlich aus dem Asteroidengürtel stammen, und da diese dunklen Kometen nichtgravitative Beschleunigungen aufweisen, deuten die Studienergebnisse darauf hin, dass Asteroiden im Asteroidengürtel Eis enthalten.
„Wir glauben, dass diese Objekte aus dem inneren und/oder äußeren Asteroidenhauptgürtel stammen, und das impliziert, dass dies ein weiterer Mechanismus ist, um etwas Eis in das innere Sonnensystem zu bringen“, sagte Taylor. „Im inneren Hauptgürtel könnte es mehr Eis geben, als wir dachten. Möglicherweise gibt es noch mehr Objekte dieser Art. Dies könnte ein erheblicher Teil der nächstgelegenen Bevölkerung sein. Wir wissen es nicht genau, aber wir haben aufgrund dieser Erkenntnisse noch viel mehr Fragen.“
Ursprünge und Dynamik dunkler Kometen
In früheren Arbeiten identifizierte ein Forscherteam, zu dem auch Taylor gehörte, nichtgravitative Beschleunigungen auf einer Reihe erdnaher Objekte und nannte sie „dunkle Kometen“. Sie stellten fest, dass die nichtgravitativen Beschleunigungen der dunklen Kometen wahrscheinlich auf kleine Mengen sublimierenden Eises zurückzuführen sind.
In der aktuellen Arbeit wollten Taylor und ihre Kollegen herausfinden, woher die dunklen Kometen kamen.
„Erdnahe Objekte bleiben nicht sehr lange auf ihren aktuellen Umlaufbahnen, weil die erdnahe Umgebung chaotisch ist“, sagten sie. „Sie bleiben nur etwa 10 Millionen Jahre in der erdnahen Umgebung. Da das Sonnensystem viel älter ist, bedeutet das, dass erdnahe Objekte von irgendwoher kommen – dass wir ständig mit erdnahen Objekten aus einer anderen, viel größeren Quelle versorgt werden.“
Modellierung der Flugbahnen dunkler Kometen
Um den Ursprung dieser dunklen Kometenpopulation zu bestimmen, erstellten Taylor und ihre Co-Autoren dynamische Modelle, die Objekten aus verschiedenen Populationen nichtgravitative Beschleunigungen zuordneten. Anschließend modellierten sie einen Weg, dem diese Objekte angesichts der zugewiesenen nichtgravitativen Beschleunigungen über einen Zeitraum von 100.000 Jahren folgen würden. Die Forscher beobachteten, dass viele dieser Objekte dort landeten, wo sich heute dunkle Kometen befinden, und fanden heraus, dass von allen möglichen Quellen der Hauptasteroidengürtel der wahrscheinlichste Ursprungsort ist.
Einer der dunklen Kometen namens 2003 RM, der auf einer elliptischen Umlaufbahn nahe der Erde, dann zum Jupiter und an der Erde vorbeifliegt, folgt der gleichen Bahn, die man von einem Kometen der Jupiter-Familie erwarten würde, sagt Taylor – das heißt seiner Position stimmt mit einem Kometen überein, der aus seiner Umlaufbahn nach innen gestoßen wurde.
Die Rolle von Eis in der Dynamik dunkler Kometen
Unterdessen kommt die Studie zu dem Ergebnis, dass der Rest der dunklen Kometen wahrscheinlich aus dem inneren Band des Asteroidengürtels stammte. Da die dunklen Kometen wahrscheinlich Eis haben, zeigt dies, dass Eis im inneren Hauptgürtel vorhanden ist.
Anschließend wandten die Forscher eine zuvor vorgeschlagene Theorie auf ihre Population dunkler Kometen an, um herauszufinden, warum die Objekte so klein sind und sich schnell drehen. Kometen sind felsige Gebilde, die durch Eis zusammengehalten werden – stellen Sie sich einen schmutzigen Eiswürfel vor, sagt Taylor. Sobald sie innerhalb der Eislinie des Sonnensystems stoßen, beginnt das Eis auszugasen. Dies führt zu einer Beschleunigung des Objekts, kann aber auch dazu führen, dass sich das Objekt ziemlich schnell dreht – schnell genug, dass das Objekt auseinanderbricht.
„Auf diesen Stücken befindet sich auch Eis, sodass sie sich immer schneller drehen, bis sie in weitere Stücke zerbrechen“, sagte Taylor. „Du kannst das einfach weiter machen, während du immer kleiner und kleiner wirst. Wir schlagen vor, dass man diese kleinen, schnell rotierenden Objekte so erhält, dass man ein paar größere Objekte nimmt und sie in Stücke zerbricht.“
Dabei verlieren die Objekte immer mehr ihr Eis, werden noch kleiner und rotieren noch schneller.
Die Forscher gehen davon aus, dass der größere dunkle Komet 2003 RM wahrscheinlich ein größeres Objekt war, das aus dem äußeren Hauptgürtel des Asteroidengürtels geschleudert wurde, während die sechs anderen Objekte, die sie untersuchten, wahrscheinlich aus dem inneren Hauptgürtel stammten und von ihm hergestellt wurden ein Gegenstand, der nach innen gestoßen wurde und dann auseinanderbrach.
Referenz: „Die dynamischen Ursprünge der dunklen Kometen und eine vorgeschlagene Evolutionsspur“ von Aster G. Taylor, Jordan K. Steckloff, Darryl Z. Seligman, Davide Farnocchia, Luke Dones, David Vokrouhlický, David Nesvorný und Marco Micheli, 6. Juli 2024 , Ikarus.
DOI: 10.1016/j.icarus.2024.116207
