Entfernter „Weltraum-Schneemann“ enthüllt Rätsel, wie einige ruhende Weltraumobjekte zu „Eisbomben“ werden

Eine neue Studie stellt das, was Wissenschaftler über entfernte Objekte am Rande des Sonnensystems zu wissen glaubten, auf den Kopf und beginnt mit einem Objekt namens Weltraumschneemann.

Forscher der Brown University und des SETI-Instituts haben herausgefunden, dass das doppellappige Objekt, das offiziell Kuiper Belt Object 486958 Arrokoth heißt und einem Schneemann ähnelt, uraltes Eis enthalten könnte, das seit der ersten Entstehung des Objekts vor Milliarden von Jahren tief in der Tiefe gespeichert war. Aber das ist nur der Anfang ihrer Entdeckungen.

Anhand eines neuen Modells, das sie entwickelt haben, um zu untersuchen, wie sich Kometen entwickeln, vermuten die Forscher, dass diese Ausdauerleistung nicht nur Arrokoth vorbehalten ist, sondern dass viele Objekte im Kuipergürtel, der in weiter vom Sonnensystem entfernten Regionen gefunden wird und auf das zurückgeht Frühe Entstehung des Sonnensystems vor etwa 4,6 Milliarden Jahren – könnte auch das alte Eis enthalten, mit dem sie entstanden sind.

„Wir haben hier in unserer Arbeit mit einem ziemlich einfachen mathematischen Modell gezeigt, dass es möglich ist, dieses primitive Eis für sehr lange Zeit tief im Inneren dieser Objekte eingeschlossen zu halten“, sagte Sam Birch, ein Planetenwissenschaftler am Brown und einer der Forscher Co-Autoren der Zeitschrift. „Die meisten in unserer Gemeinde dachten, dieses Eis hätte schon vor langer Zeit verschwinden sollen, aber wir glauben, dass das möglicherweise nicht mehr der Fall ist.“

Birch beschreibt die Arbeit in der Zeitschrift Ikarus mit Co-Autor Orkan Umurhan, leitender Forschungswissenschaftler am SETI-Institut.

Bisher hatten Wissenschaftler Schwierigkeiten zu verstehen, was mit dem Eis in diesen Weltraumgesteinen im Laufe der Zeit passiert. Die Studie stellt weit verbreitete thermische Evolutionsmodelle in Frage, die die Langlebigkeit von Eis, das ebenso temperaturempfindlich wie Kohlenmonoxid ist, nicht berücksichtigen. Das von den Forschern für die Studie erstellte Modell erklärt diese Veränderung und legt nahe, dass das leicht flüchtige Eis dieser Objekte viel länger erhalten bleibt als bisher angenommen.

„Wir sagen im Grunde, dass Arrokoth so kalt ist, dass das Gas, in das es sublimiert, zuerst durch sein poröses, schwammartiges Inneres nach außen wandern muss, damit mehr Eis sublimiert – oder direkt vom Feststoff in den Gaszustand übergeht und die flüssige Phase im Inneren überspringt.“ “, sagte Birch. „Um das Gas zu bewegen, muss man auch das Eis sublimieren. Es kommt also zu einem Dominoeffekt: Es ist kälter in Arrokoth, weniger Eis sublimiert, weniger Gas bewegt sich, es wird noch kälter und so weiter. Letztendlich alles.“ stoppt und es bleibt ein langsam fließendes, gasgefülltes Objekt zurück.

Die Arbeit legt nahe, dass Kuipergürtel-Objekte als ruhende „Eisbomben“ fungieren könnten, die flüchtige Gase in ihrem Inneren für Milliarden von Jahren speichern, bis sie durch Umlaufbahnverschiebungen näher an die Sonne gebracht werden und die Hitze sie instabil macht. Diese neue Idee könnte helfen zu erklären, warum diese eisigen Kuipergürtel-Objekte so heftig ausbrechen, wenn sie sich der Sonne zum ersten Mal nähern. Plötzlich steht das darin enthaltene kalte Gas schnell unter Druck und diese Objekte entwickeln sich zu Kometen.

„Unterm Strich haben wir einen tiefgreifenden Fehler im physikalischen Modell korrigiert, den die Menschen jahrzehntelang für diese sehr kalten, sehr alten Objekte angenommen hatten“, sagte Umurhan, Co-Autor von Birchs Artikel. „Diese Studie könnte der erste Schritt zur Neubewertung der Theorie der inneren Entwicklung und Aktivität von Kometen sein.“

Insgesamt stellt die Studie bestehende Vorhersagen in Frage und eröffnet neue Wege zum Verständnis der Natur von Kometen und ihrer Herkunft. Birch und Umurhan sind Co-Ermittler der NASA-Mission Comet Astrobiology Exploration Sample Return (CAESAR), um mindestens 80 Gramm Oberflächenmaterial vom Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko zu sammeln und es zur Analyse zur Erde zurückzubringen.

Die Ergebnisse dieser Studie könnten als Leitfaden für die Explorations- und Probenahmestrategien von CAESAR dienen und zu einem tieferen Verständnis der Entwicklung und Aktivität von Kometen beitragen.

„Möglicherweise gibt es überall im äußeren Sonnensystem riesige Reservoirs dieser primitiven Materialien, die in kleinen Körpern eingeschlossen sind – Materialien, die nur darauf warten, von uns beobachtet zu werden oder im Gefrierschrank zu bleiben, bis wir sie sammeln und nach Hause zur Erde bringen können.“ Sagte Birch.