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Dichte Wolkenschleier über der Venus, steinig-karge Landschaften aus gefrorenem Eis auf dem Saturnmond Titan, weiße Flecken im roten Marssand – es sind Ansichten aus völlig fremden Welten. Welten, die für den Menschen zwar unerreichbar sind, sich aber mit Hilfe von Weltraumkameras an Bord unbemannter Raumsonden im Bild einfangen lassen. Seit 25 Jahren bieten Weltraumkameras, die Wissenschaftler und Ingenieure am Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung (MPS) im niedersächsischen Katlenburg-Lindau entwickeln und bauen, Einblicke in solch fremde Welten. Ganz aktuell: Seit dem 16. Juli dieses Jahres kreisen zwei Kameras an Bord der NASA-Raumsonde Dawn um den Asteroiden Vesta, der jenseits der Umlaufbahn des Mars im so genannten Asteroidengürtel seine Bahnen um die Sonne zieht. Genaue Bilder der Oberfläche dieses kosmischen Brockens sollen Wissenschaftlern helfen, die Entwicklungsgeschichte unseres Sonnensystems zu enträtseln.

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Nach fast vier Jahren Flug hat die Raumsonde Dawn den Kleinplaneten Vesta erreicht. Mit den beiden Bordkameras sitzen Max-Planck-Wissenschaftler bei der Erforschung des Asteroiden in der ersten Reihe. Es geht um eine Zeitreise zu den Ursprüngen des Sonnensystems.

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Die Kameras der NASA-Raumsonde Dawn helfen die Geheimnisse des Asteroiden Vesta zu lüften. Die Farbbilder bestätigen: Vesta ist ein Relikt aus der Frühzeit des Sonnensystems. Denn der überraschend heterogene Himmelskörper ähnelt mehr einem Planeten als einem primitiven Asteroiden. Zudem beweisen jüngste Studien, dass die meisten HED-Meteoriten, eine spezielle Gruppe von Meteoriten, tatsächlich Bruchstücke der Vesta sind. Von ihren aktuellen Ergebnissen berichten Forscher des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung in der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsmagazins Science, das der Mission Dawn einen Themenschwerpunkt widmet.
<p>Falschfarbenbild des Südpols von Vesta, das aus mehreren Aufnahmen zusammengesetzt wurde. Rechts: Die entsprechende topographische Karte.</p> Bild vergrößern

Falschfarbenbild des Südpols von Vesta, das aus mehreren Aufnahmen zusammengesetzt wurde. Rechts: Die entsprechende topographische Karte.

Seit dem Sommer 2011 umkreisen zwei Kameras an Bord der Raumsonde Dawn den Asteroiden Vesta – eine, die derzeit in Betrieb ist, und eine Ersatzkamera. Mit diesem Kamerasystem, das Wissenschaftler unter Leitung des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung entwickelt und gebaut haben, versorgt die NASA-Sonde die Planetenforscher mit Bilddaten des zuvor fast unerforschten Asteroiden. Die sogenannten Framing Cameras sind mit sieben verschiedenen Farbfiltern und einem Klar-Filter ausgestattet, sie können weit mehr als eine „normale“ Kamera: Mit den Farbfiltern lässt sich die genaue Zusammensetzung des von Vesta reflektierten Lichts entschlüsseln. So können die Wissenschaftler die Oberfläche ihres Studienobjekts kartographieren und auf dessen mineralogische Zusammensetzung zurückschließen.

Nach nun zehn Monaten akribischer Beobachtungen sind sich die Planetenforscher sicher, dass Vesta anders ist als alle zuvor besuchten Asteroiden: eine Art lebendes Fossil der Urzeit der Planetenentstehung. Schon der Durchmesser sticht hervor, mit 525 Kilometern ist Vesta der drittgrößte Asteroid überhaupt. „Vesta ist ein Protoplanet“, erklärt der wissenschaftliche Leiter des Kamerateams, Andreas Nathues vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung, „ein urtümliches Entwicklungsstadium, aus dem sich einst die großen Planeten, beispielsweise die Erde und der Mars, entwickelt haben. Wahrscheinlich ist Vesta das letzte Exemplar dieser Spezies von Himmelskörpern.“ Auch die Messungen der anderen Bordinstrumente stützen diese Interpretation.

Bislang war Vesta nur aus großer Distanz fotografiert worden, die Beobachtungen mit den in der Umlaufbahn kreisenden Framing Cameras erbrachten nun Überraschendes: „Niemand hatte die großen Helligkeitsunterschiede auf Vestas Oberfläche erwartet“, erläutert Lucille Le Corre vom Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung. „Während die hellsten Stellen Vestas das Sonnenlicht so stark reflektieren wie etwa Schnee, ist die Reflektivität der dunklen Gebiete mit der von Kohle vergleichbar. Kein bislang von einer Raumsonde besuchter Asteroid zeigt eine solche Helligkeitsvariation.“

Auffällig ist der starke Unterschied zwischen der nördlichen und der südlichen Halbkugel des Asteroiden. Das zeigt sich auch in den verschiedenen Farben, welche die Framing Cameras auf Vestas Oberfläche festgestellt haben. Insbesondere sind die Farbunterschiede interessant, welche das Vorkommen von Gesteinen widerspiegeln, die Planetenforscher aus dem Studium einer speziellen Meteoriten-Gruppe kennen; es handelt sich um die so genannten HED-Meteoriten. Das Kürzel steht für Howardite, Eucrite und Diogenite. Bereits vor der Mission standen diese Himmelssteine unter Verdacht, Bruchstücke von Vesta zu sein, denn die Reflektionsspektren der HED-Meteorite ähneln stark denjenigen von Vesta. Ein wichtiges Ziel der Dawn-Sonde war deshalb, weitere Belege für die Verknüpfung zwischen Vesta und den HED-Meteoriten zu finden.

Eukrite sind erstarrte Krustengesteine, ähnlich irdischem Basalt, aber viel heller; Diogenite stammen hingegen aus größeren Tiefen der Kruste. Die Howardite sind schließlich Mischungen beider Gesteinstypen, sie entstanden bei Einschlägen. „Die Bilder unser Framing Cameras zeigen nun ausgeprägte Farbunterschiede zwischen Regionen mit Gestein, das aus dem Innern von Vesta stammt und solchen, die eher von Krustengestein geprägt sind“, so Andreas Nathues. „So konnten wir zusammen mit den Beobachtungen anderer Dawn-Instrumente den Ursprungsort der HED-Meteoriten klären. Es ist tatsächlich Vesta.“

Die neuen Daten haben zudem aufgedeckt, dass bei Vesta Farbe und Topografie nicht generell korreliert sind. Dies ist etwa beim Mond der Fall: Dunkle Gebiete entsprechen dort den Mondtälern, helle Gebiete kennzeichnen die Höhenzüge. Auf Vesta trifft dieser Zusammenhang nicht zu.

Die Dawn-Sonde wird Vesta noch bis Ende August 2012 umkreisen und dann ihr zweites Ziel ansteuern, den Zwergplaneten Ceres. „Dawns Besuch hat einerseits unsere allgemeinen Vorstellungen über die Geschichte von Vesta bestätigt“, resümiert Carol Raymond vom Jet Propulsion Laboratory der NASA. „Anderseits hat es Details wie etwa die planetenähnliche Natur dieses Riesen-Asteroiden beigesteuert, die wir von der Erde aus niemals herausgefunden hätten.“

Dawn startete im September 2007 in Richtung Vesta und schwenkte am 16. Juli 2011 in eine Umlaufbahn um den Asteroiden ein. Der Zwergplanet Ceres ist der größte Asteroid, der zwischen Mars und Jupiter die Sonne umkreist. Die Mission Dawn wird vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der amerikanischen Weltraumbehörde NASA geleitet. JPL ist eine Abteilung des California Institute of Technology in Pasadena. Die University of California in Los Angeles ist für den wissenschaftlichen Teil der Mission verantwortlich. Das Kamerasystem an Bord der Raumsonde wurde unter Leitung des Max-Planck-Instituts für Sonnensystemforschung in Katlenburg-Lindau in Zusammenarbeit mit dem Institut für Planetenforschung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Berlin und dem Institut für Datentechnik und Kommunikationsnetze in Braunschweig entwickelt und gebaut. Das Kamera-Projekt wird finanziell von der Max-Planck-Gesellschaft, dem DLR und NASA/JPL unterstützt.

 
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