Asteroideneinschlag: Kommt Bennu der Erde zu nah?

Seit hunderten Millionen von Jahren umkreist ein kreiselförmiger Steinhaufen namens Bennu nun schon unsere Sonne. Der Radius des Asteroiden beträgt an seiner breitesten Stelle etwa 262 Meter. Noch stellt Bennu keine direkte Bedrohung für unseren Planeten dar, doch in einigen hundert Jahren könnte er sich auf Kollisionskurs mit der Erde befinden.

In der Zeitschrift „Icarus“ wurde nun eine neue Studie veröffentlicht, für die Wissenschaftler Daten der NASA-Raumsonde OSIRIS-REx ausgewertet und anhand dieser die zukünftige Bahn und Entfernung des Asteroiden zur Erde berechnet haben. Basierend auf ihren Ergebnissen berechneten sie die Gefahr eines Einschlags von Bennu auf der Erde über einen Zeitraum von heute bis zum Jahr 2300 und kamen zu folgendem Schluss: Mit einer Wahrscheinlichkeit von 1 zu 1.750 wird es innerhalb der nächsten 300 Jahre zu einer Kollision kommen. Im Vergleich zu vorherigen Schätzungen hat sich das Risiko damit leicht erhöht.

Der wahrscheinlichste Zeitraum für einen Zusammenstoß mit Bennu erstreckt sich von den späten 2100ern bis in die frühen 2200er Jahre. Am größten ist die Bedrohung am Nachmittag des 24. Septembers 2182: An diesem Dienstag liegt die Kollisionswahrscheinlichkeit bei 1 zu 2.700.

Das wissenschaftliche Team unter der Leitung von Davide Farnocchia, Navigationsingenieur am Jet Propulsion Laboratory der NASA, gelangte zu seinen Ergebnissen, indem es den Abstand Bennus zur Erde zwischen 2019 und 2020 in mehreren Dutzend Fällen auf bis zu zwei Meter genau bestimmte. Das ist so präzise, als würde man die Entfernung zwischen dem Empire State Building und dem Eiffelturm auf den Mikrometer genau messen.

„Wir können die Bahn von Bennu in den nächsten 100 Jahren auf wenige Meter genau vorhersagen“, erklärt Dante Lauretta, Planetenforscher an der University of Arizona, Hauptuntersuchungsleiter des OSIRIS-REx-Projekts und führender Autor der neuen Studie. „Kein anderes Objekt in unserem Sonnensystem ist so berechenbar – nicht einmal die Erde!“

Amy Mainzer, ebenfalls Planetenforscherin an der University of Arizona, ist Expertin auf dem Gebiet erdnaher Asteroiden und war nicht an der Studie beteiligt. Sie lobt die „absolut makellosen“ Berechnungen der Wissenschaftler. „Wie genau die Vorhersagen sind, die wir über die zukünftige Bahn eines Asteroiden machen, hängt einzig und allein davon ab, wie exakt sein aktueller Standort bestimmt werden kann“, sagt sie. „Die Messungen des Teams sind extrem präzise.“

Auch wenn das Kollisionsrisiko nun leicht erhöht ist, muss niemand schlaflose Nächte haben: Mit 99,9-prozentiger Wahrscheinlichkeit wird es in den nächsten 300 Jahren keinen Einschlag des Asteroiden auf der Erde geben. Doch selbst, wenn es doch dazu kommen sollte, wird nicht das Ausmaß an Zerstörung erreicht werden, das der Chicxulub-Asteroideneinschlag vor 66 Millionen Jahren verursacht hat: Dieser führte zu einem Massensterben und rottete die Dinosaurier aus.

Der Chicxulub-Asteroid hatte einen Durchmesser von etwa 15 Kilometern – Bennu ist dagegen, mit seinem Durchschnittsdurchmesser von etwas über 500 Metern, um ein Vielfaches kleiner. Trotzdem könnte er dort, wo er auf die Erde trifft, natürlich regional große Schäden anrichten. Der Einschlag hätte die Kraft von mehr als 1,1 Milliarde Tonnen TNT, das wäre in etwa 2 Millionen Mal so stark wie die verheerende Explosion im Hafen von Beirut im Libanon im Jahr 2020.

Bennu: ein Asteroid unter Beobachtung

Astronomen beobachten mithilfe von Teleskopen die Bahn von Bennu seit seiner Entdeckung im Jahr 1999 sehr genau. Auch das berühmte Arecibo Observatory in Puerto Rico lieferte vor seinem Einsturz Daten, die es den Wissenschaftlern ermöglicht haben, die Wege des Asteroiden im kommenden Jahrhundert ziemlich genau zu bestimmen.

Bennu ist als „potentiell gefährlicher Asteroid“ eingestuft. In diese Kategorie fallen erdnahe Objekte, die größer als 140 Meter sind und sich unserem Planeten theoretisch auf bis zu 7,4 Millionen Kilometer nähern können. Untersuchungen aus dem Jahr 2014 haben ergeben, dass das Risiko der Kollision eines Asteroiden mit der Erde im Zeitraum von 2175 bis 2199 bei etwa 0,037 Prozent liegt.

Schwierigkeiten zeigten sich bei Simulationen, die über das Jahr 2135 hinausgehen. Laut bisherigen Vorhersagen soll sich Bennu der Erde zu diesem Zeitpunkt auf zwischen 120.700 und 531.000 Kilometer nähern – dadurch wäre der Abstand von Erde und Asteroid kleiner als der der Erde zum Mond.

Die Gefahr einer Kollision mit Bennu ist im Jahr 2135 zwar gleich null, doch abhängig davon, wann und auf welcher Bahn genau sich der Asteroid auf die Erde zubewegen wird, könnte das Gravitationsfeld der Erde die Umlaufbahn des Asteroiden in einer Weise ablenken, die einen Zusammenstoß zu einem späteren Zeitpunkt begünstigen würde. Dazu müsste Bennu bestimmte Gebiete, sogenannte ‚Schlüssellöcher‘ durchlaufen, von denen einige wenige Meter und andere mehrere Kilometer breit sind. Um diese Schlüssellöcher anhand einer Computersimulation zu bestimmen, mussten die Wissenschaftler jedoch die aktuelle Bahn des Asteroiden und alles, was seinen Weg in Zukunft beeinflussen könnte, mit unglaublicher Präzision dokumentieren.

Die Raumsonde OSIRIS-REx erreichte Bennu im späten Jahr 2018; es war die erste Mission der NASA und die dritte in der Menschheitsgeschichte, die das Ziel hatte, Proben von der Oberfläche eines Asteroiden zu nehmen. Im Oktober 2020 gelang es, eine staubige, kiesähnliche Probe einzusammeln, die derzeit zur Erde transportiert wird. In den Jahren vor der erfolgreichen Entnahme begleitete OSIRIS-REx den Geröllhaufen Bennu zwei Jahre lang auf seiner Umlaufbahn.

Die langjährige Verfolgung Bennus durch die Raumsonde lieferte Davide Farnocchia und seine Kollegen genug Daten, um seine jeweiligen Aufenthaltsorte mit äußerster Präzision zu bestimmen. Ihr Zugang erinnert ein wenig wie eine Trigonometrie-Aufgabe im Matheunterricht: Gegeben ist die Entfernung der Raumsonde zu Bennu und die Entfernung der Raumsonde zur Erde – berechne die Entfernung zwischen Erde und Bennu.

Die Wissenschaftler konzentrierten sich auf Zeiträume, in denen die Entfernung zwischen OSIRIS-REx und Bennu etwa einen Meter betrug: Diese Information leiteten sie aus Aufnahmen ab, die die Raumsonde von der Oberfläche des Asteroiden gemacht hatte. Als nächstes betrachteten sie die Intervalle der Funksignale, die OSIRIS-REx an die Erde sendete. Die Verbindung dieser Daten ermöglichte es den Wissenschaftlern, die Entfernung zwischen Erde und Asteroiden mit Abweichungen von wenigen Metern auf zwischen über 83 Millionen und 323 Millionen Kilometer zu bestimmen.

Die von OSIRIS-REx gelieferten Daten belegten außerdem, dass auf den Asteroiden eine besondere Störkraft wirkt: der Jarkowski-Effekt. Dieser wird dadurch ausgelöst, dass das Licht der Sonne die Oberfläche des Asteroiden erhitzt. Von der wärmeren Seite geht mehr Strahlungsdruck aus als von der kälteren, und dieser Unterschied führt zu einer geringen Kraftwirkung, die eine minimale Änderung der Flugbahn zum Ergebnis hat.

Davide Farnocchia und sein Team kamen bei der Berechnung des Einflusses, den der Jarkowski-Effekt auf Bennu im Laufe der Zeit haben wird, zu äußerst konkreten Ergebnissen. Laut einer Pressemitteilung der NASA vom 11. August 2021 entspricht die durch den Jarkowski-Effekt verursachte Krafteinwirkung der Masse von drei Weintrauben auf der Erde – das ist ausreichend, um den Asteroiden jedes Jahr um etwas mehr als 280 Meter von seiner Bahn abzulenken.

Neue Missionen, präzisere Ergebnisse

Die neue Studie konnte die Annäherung Bennus an die Erde im Jahr 2135 sehr viel präziser bestimmen als vorherige Schätzungen. Aufgrund dieser neuen Berechnungen fallen einige der zuvor identifizierten Schlüssellöcher weg. Andere bleiben jedoch bestehen.

Dass die Bestimmung der zukünftigen Bahn des Weltraumgesteins so aufwändig ist, liegt nicht an dem Asteroiden selbst und auch nicht an den Daten, die OSIRIS-Rex geliefert hat. Schuld ist der Rest des Sonnensystems.

Für ihre Simulationen mussten die Wissenschaftler viele verschiedene Faktoren einfließen lassen, unter anderem, wie stark das Sonnenlicht die Oberfläche von Bennu aufheizt und wie die Gravitationsfelder anderer Objekte im Weltraum – selbst so weit entfernter wie Pluto – auf den Asteroiden einwirken. Das machte das Schätzen der Masse der 343 größten Objekte innerhalb des Asteroidengürtels nötig.

„Mich erstaunt es, dass andere Asteroiden überhaupt einen Einfluss haben“, sagt Dante Lauretta. „Wenn man aber auch diese Fehlerquellen minimiert hat, ist der Effekt atemberaubend.“

Mithilfe von weiteren Weltraummissionen könnten die Schätzungen sogar noch verfeinert werden. Dafür in Frage kommt zum Beispiel die für 2026 geplante Near-Earth Object (NEO) Surveyor-Mission der NASA, in deren Rahmen ein weltraumgestütztes Infrarotteleskop den Weltraum nach Hitzeemissionen von Asteroiden durchsuchen und deren Größe genauer vermessen soll. Es wird erwartet, dass NEO-Surveyor Hunderte bis Tausende neue Asteroiden entdecken und die Datenlage zu den bereits bekannten verbessern wird.

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„Ziel ist es, so viel wie möglich über die Objekte im Weltraum zu erfahren und einen möglichst umfassenden Eindruck davon zu gewinnen, was auf uns zukommt“, erklärt Amy Mainzer, Hauptuntersuchungsleiterin der NEO-Mission.

Sie ist – wie Dante Lauretta auch – dafür, auch andere Asteroiden mit Raumsonden zu erforschen. OSIRIS REx soll im September 2023 eine Kapsel mit den Proben von Bennu über der Wüste in Utah abwerfen und danach ihre Reise durch unser Sonnensystem fortsetzen. Dante Lauretta und sein Team haben bisher nur einen Kandidaten für die nächste OSIRIS-REx-Mission ausmachen können: den erdnahen Asteroiden Apophis, der sich der Erde im April 2029 nähern wird.

Eine Kollision der Erde mit Apophis ist in den nächsten hundert Jahren nicht zu befürchten, doch nicht nur der Gefahrenaspekt macht die Erforschung solcher Objekte lohnenswert und sinnvoll. Missionen dieser Art liefern der Wissenschaft immer wieder neue Erkenntnisse und Terrains, die sie näher untersuchen können, und die Ergebnisse solcher Arbeit bereichern Stück für Stück unser Wissen über die Geschichte unseres Sonnensystems.

Der Menschheit bleiben mehr als hundert Jahre, um Bennu zu beobachten, das Risiko einzuschätzen, das von ihm für die Erde ausgeht und dieses Risiko, falls nötig, zu minimieren. Die Weltraumbehörden testen bereits Abläufe und Technologien, die die Gefahren, die von Asteroiden ausgehen, ausschalten sollen. Im Rahmen der Double Asteroid Redirection Test (DART)-Mission der NASA soll im Jahr 2022 eine Raumsonde gegen den 170 Meter breiten Mond eines erdnahen Asteroiden stoßen und diesen so von seiner Umlaufbahn ablenken. Sollte in Zukunft die Bedrohung eines Asteroideneinschlags Realität werden, könnten größere Versionen eines solchen sogenannten „Kinectic Impactor“ zum Einsatz kommen und den Asteroiden auf eine sichere Bahn umlenken. Das setzt allerdings voraus, dass die Experten mehrere Jahre vor dem Zusammenstoß Kenntnis von der Bedrohung haben.

In Hinblick auf Bennu, der fast 200 Jahre vor einem möglichen Einschlag entdeckt wurde, habe man aber, so Amy Mainzer, „viele, viele, viele Optionen.“

Dieser Artikel wurde ursprünglich in englischer Sprache auf NationalGeographic.com veröffentlicht.