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Autor: Ralph-Mirko Richter / 27. Februar 2015, 18:29 Uhr

Raumsonde DAWN: Krater auf der Oberfläche von Ceres

In wenigen Tagen wird die Raumsonde DAWN den Zwergplaneten Ceres erreichen und diesen anschließend über 16 Monate hinweg eingehend untersuchen. Bereits jetzt zeigen die Aufnahmen der Raumsonde, dass die Oberfläche von Ceres von einer Vielzahl an Impaktkratern überzogen ist.

Quelle: Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, DLR, JPL
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NASA, JPL-Caltech, UCLA, MPS, DLR, IDA

Bild vergrößernDiese Aufnahme des Zwergplaneten Ceres fertigte die an Bord der Raumsonde DAWN befindliche Framing Camera am 19. Februar 2015 an. Aus einer Entfernung von etwa 46.000 Kilometern wurde dabei eine räumliche Auflösung von 4,3 Kilometern pro Pixel erreicht.
(Bild: NASA, JPL-Caltech, UCLA, MPS, DLR, IDA)
Am 6. März 2015 wird die von der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA betriebene Raumsonde DAWN von der Gravitation des im Asteroiden-Hauptgürtel unseres Sonnensystems gelegenen Zwergplaneten Ceres 'eingefangen' und diesen anschließend über einen Zeitraum von 16 Monaten aus einer Umlaufbahn heraus eingehend untersuchen. Neben einem im visuellen und infraroten Spektralbereich arbeitenden Spektrometer und einem Gamma- und Neutronenspektrometer kommt dabei auch ein unter der Leitung von Mitarbeitern des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) in Göttingen entwickeltes und betriebenes Kamerasystem, die aus zwei identischen Optiken bestehende Framing Camera, zum Einsatz.

Bereits seit dem Dezember 2014 fertigt die Framing Camera während der Annäherung von DAWN an Ceres in regelmäßigen Abständen Fotoaufnahmen von dem Zwergplaneten an, durch deren Auswertung sich für die beteiligten Wissenschaftler erste detaillierte Einblicke auf dessen Oberfläche ergeben. Seit dem Januar 2015 erreichen diese Aufnahmen eine bessere Auflösung als die zuvor am höchsten aufgelösten Ceres-Fotos, welche mit dem Hubble Space Telescope angefertigt wurden (Raumfahrer.net berichtete).

"Ceres zeigt bereits während des Anflugs die unterschiedlichsten Formen an seiner Oberfläche", so Prof. Ralf Jaumann vom Institut für Planetenforschung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Berlin-Adlershof, einer der an der DAWN-Mission beteiligten Wissenschaftler. "Diese Strukturen weisen darauf hin, dass sich die Oberfläche von Ceres im Laufe der Zeit durch gewaltige Prozesse veränderte."

NASA, JPL-Caltech, UCLA, MPS, DLR, IDA

Bild vergrößernAuf dieser ebenfalls am 19. Februar 2015 angefertigten Aufnahme sind auf der Oberfläche von Ceres mehrere 'helle Flecken' erkennbar.
(Bild: NASA, JPL-Caltech, UCLA, MPS, DLR, IDA)
Diverse Impaktkrater

Die jüngsten Aufnahmen des Kamerasystems, welche bereits am 19. Februar 2015 aus einer Entfernung von etwa 46.000 Kilometern angefertigt wurden und mit denen eine räumliche Auflösung von 4,3 Kilometern pro Pixel erreicht wurde, verdeutlichen dabei erneut, dass die Oberfläche des rund 975 x 909 Kilometer durchmessenden Zwergplaneten von einer Vielzahl an Impaktkratern dominiert wird, welche allerdings nicht gleichförmig über die Oberfläche verteilt sind. Zudem weisen diese Krater unterschiedlichen Formen auf. Neben zahlreichen eher kleineren und anscheinend 'flachen' Kratern zeigen die Bilder auch von Kraterwällen umgebene Impaktstrukturen und auffallend viele Krater, in deren Zentrum sich ein Zentralberg befindet. Der größte Krater auf der Oberfläche von Ceres verfügt über einen Durchmesser von etwa 300 Kilometern. Im Inneren dieses Kraters befindet sich eine auffallend ebene Oberfläche, welche lediglich von wenigen kleineren Kratern durchbrochen ist.

"Dies spricht dafür, dass es sich um das Überbleibsel eines vergleichsweise jungen Einschlags handelt", so der an der DAWN-Mission beteiligte Geologe Michael Schäfer vom MPS. Derzeit ist es jedoch aufgrund der immer noch verhältnismäßig geringen räumlichen Auflösung der Aufnahmen noch nicht möglich, die verschiedenen geologischen Vorgänge zu interpretieren, welche bei der Herausbildung der verschiedenen Kraterstrukturen eine Rolle spielten. Dies wird sich jedoch bereits in Kürze ändern.

"Die Krater werden uns im Laufe der Mission einen indirekten Blick in das Innere von Ceres ermöglichen", so Dr. Andreas Nathues vom MPS, der wissenschaftliche Leiter des für die Framing Camera zuständigen Teams. "Die Art und Weise, wie die einschlagenden Brocken den Untergrund verformen und wie der Untergrund auf längeren Zeitskalen darauf reagiert, erlaubt Rückschlüsse auf das tiefer liegende Material", ergänzt Michael Schäfer. Zu diesem Zweck wollen die an der Mission beteiligten Wissenschaftler ab dem Mai 2015 damit beginnen, die Oberfläche von Ceres genau zu vermessen und zu kartieren. Hierbei soll in einem ersten Schritt eine Oberflächenauflösung von 400 Metern pro Pixel erreicht werden.

NASA, JPL-Caltech, UCLA, MPS, DLR, IDA

Bild vergrößernDer größte und auffälligste 'helle Fleck' von Ceres verfügt über einen kleineren und zudem etwas dunkleren Nachbarn.
(Bild: NASA, JPL-Caltech, UCLA, MPS, DLR, IDA)
Helle Flecken - Hinweise auf eine kryovulkanische Aktivität?

Bis vor wenigen Wochen stellten die bereits im Dezember 2003 und im Januar 2004 mit dem Hubble Space Telescope angefertigten Aufnahmen die bis dahin am höchsten aufgelösten Aufnahmen von Ceres dar. Bereits auf diesen Fotos war ein auffälliger heller Fleck auf der ansonsten dunklen Oberfläche des Zwergplaneten erkennbar, dessen Natur jedoch mangels weiterer Daten nicht entschlüsselt werden konnte. In den vergangenen Wochen haben die aktuellen Aufnahmen der Framing Camera gezeigt, dass derartige Strukturen auch an anderen Stellen auf der Ceres-Oberfläche vorkommen. Mit den neuesten Aufnahmen wird deutlich, dass diese Flecken anscheinend in einem räumlichen Zusammenhang mit einzelnen Impaktkratern stehen.

Der bereits zuvor mit dem Hubble Space Telescope dokumentierte Fleck ist auch auf den Aufnahmen vom 19. Februar 2015 deutlich erkennbar. Dabei zeigt sich auf den entsprechenden Aufnahmen, dass dieser Fleck sich nicht nur im Inneren eines Kraters befindet, sondern dass sich in seiner unmittelbaren Nachbarschaft zudem eine zweite, allerdings kleinere und etwas dunklere 'helle Region' befindet.

"Der helle Fleck auf der Oberfläche von Ceres verfügt über einen Kompagnon von geringerer Helligkeit, der sich offenbar im selben Becken befindet. Dies könnte auf einen vulkanischen Ursprung dieser Strukturen hindeuten. Bevor wir solche geologischen Interpretationen tätigen müssen wir allerdings noch abwarten, bis uns höher aufgelöste Aufnahmen zur Verfügung stehen", so Christopher Russelll, der wissenschaftliche Projektleiter der DAWN-Mission von der University of California in Los Angeles/USA.

Erste Hinweise auf eine möglicherweise gegenwärtig auf Ceres erfolgende kryovulkanische Aktivität lieferte das Weltraumteleskop Herschel, welches in der Vergangenheit den Nachweis erbrachte, dass sich in der Umgebung des Zwergplaneten Wasserdampf befindet, welcher von dessen Oberfläche entweicht (Raumfahrer.net berichtete).

"Dieser Fleck ist immer noch zu klein, um ihn mit unserer Kamera aufzulösen", so Dr. Andreas Nathues. "Trotz seinen geringen Abmessungen ist dieser Fleck jedoch heller als alles andere auf der Oberfläche von Ceres."

NASA, JPL-Caltech

Bild vergrößernDawn hat sich dem Zwergplaneten Ceres in den vergangenen Wochen zunächst immer weiter genähert und dabei im Rahmen von mehreren optischen Navigationskampagnen (abgekürzt als "OpNav") Fotoaufnahmen angefertigt. Am 6. März wird sich die Geschwindigkeit der Raumsonde soweit reduziert haben, dass diese von dem Gravitationsfeld des Zwergplaneten 'eingefangen' wird. Anschließend erfolgt eine erneute Annäherung an Ceres. Während der OpNav 6 am 10. April wird sich DAWN dabei in einer Entfernung von 33.000 Kilometern zu Ceres befinden und den Zwergplaneten mit einer Auflösung von 3,1 Kilometern pro Pixel abbilden. Am 14. April, während der OpNav 7, wird die Auflösung dann bei einer Entfernung von nur noch 22.000 Kilometern bereits bei 2,1 Kilometern liegen. Ab dem Mai 2015 wird - aus einem stabilen Orbit heraus - eine Oberflächenauflösung von 400 Metern pro Pixel erreicht werden. Im weiteren Verlauf der Mission wird sich die Raumsonde der Oberfläche von Ceres bis auf Entfernungen von nur noch wenigen Hundert Kilometern annähern.
(Bild: NASA, JPL-Caltech)
Der 6. März 2015

Gegenwärtig befindet sich die Raumsonde DAWN noch in einer Entfernung von etwa 43.630 Kilometern zu Ceres und bewegt sich dabei - mit einem Ionentriebwerk angetrieben - mit einer Geschwindigkeit von 70 Metern pro Sekunde relativ zu dem Zwergplaneten. Am 6. März 2015 wird sich die Raumsonde Ceres schließlich so weit genähert haben, dass diese durch die Gravitation des Zwergplaneten 'eingefangen' wird.

Aus diesem Anlass hält die NASA bereits am kommenden Montag, dem 2. März 2015 ab 18:00 MEZ eine Pressekonferenz ab, in deren Rahmen über die bevorstehende Ankunft der Raumsonde an ihrem Ziel berichtet werden wird. Die interessierte Öffentlichkeit kann dieser Konferenz, welche zeitgleich im Internet übertragen werden soll, unter diesem Link beiwohnen.

In den folgenden 16 Monaten wird die Raumsonde DAWN den Zwergplaneten Ceres in unterschiedlichen Entfernungen zu dessen Oberfläche umkreisen und dabei mit den drei mitgeführten wissenschaftlichen Instrumenten ausführlich zu erforschen. Mit dem VIR-Spektrometer und dem Gamma- und Neutronenspektrometer GRAND wird es dann auch möglich sein, die zuvor mit dem Herschel-Weltraumteleskop detektierten Wasserdampfemissionen und die dafür verantwortlichen 'Quellregionen' auf der Ceres-Oberfläche näher zu erfassen und eingehend zu untersuchen.

Die DAWN-Mission wird vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA geleitet. Die University of California in Los Angeles ist für den wissenschaftlichen Betrieb der Mission verantwortlich. Das Kamerasystem an Bord der Raumsonde wurde unter der Leitung des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung (MPS) in Zusammenarbeit mit dem Institut für Planetenforschung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Berlin-Adlershof und dem Institut für Datentechnik und Kommunikationsnetze in Braunschweig entwickelt und gebaut. Das Kameraprojekt wird finanziell von der Max-Planck-Gesellschaft, dem DLR und der NASA (JPL) unterstützt.

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