Asteroid Vesta enthüllt Überraschendes über die Planetenentstehung

Planeten entstanden massgeblich durch Kollisionen zwischen Himmelskörpern – nach einem Crash «schluckten» sie jeweils das fremde Material und wuchsen von ihrer Vorform, den Protoplaneten, immer mehr zu Planeten heran. Asteroiden hingegen sind Kleinkörper, die nicht von den Planeten «geschluckt» wurden und in ihrer ursprünglichen Zusammensetzung bestehen blieben. Sie bergen deshalb unschätzbare Informationen zur Entstehung unseres Sonnensystems.

Besonders der Asteroid Vesta: Er ist er der einzige bekannte Asteroid, der eine erdähnliche Struktur aufweist – mit einem Kern, einem Mantel und einer Kruste. Computersimulationen des Berner Astrophysikers Martin Jutzi zeigten bereits vor einem Jahr, wie Vesta durch den Zusammenprall mit zwei Meteoriten seine elliptische Form erhielt.

Die Simulationen erlaubten auch erstmals Rückschlüsse auf das Innenleben von Vesta und halfen bei der Auswertung von Daten aus Weltraummissionen mit – wie etwa der Raumsonde «Dawn», die Vesta umkreiste und unter anderem Informationen zu den Mineralien auf seiner Oberfläche lieferte.

Nun halfen Jutzis Simulationen, das Innenleben von Vesta noch weiter offenzulegen – mit einem überraschenden Ergebnis: Die Kruste des Asteroiden scheint viel dicker zu sein als angenommen, und der darunterliegende Mantel, der den Kern umhüllt, viel dünner. Dies bedeutet, dass die Zusammensetzung und Entstehung von Vesta, aber auch der Erde und anderer Planeten, neu betrachtet werden muss. Die Ergebnisse der Studie, die in Zusammenarbeit mit der EPFL und Partneruniversitäten in den USA und Frankreich entstanden, werden nun in «Nature» publiziert.

80 Kilometer tiefe Einschläge

Zwei riesige Krater durch Meteoriteneinschläge auf Vesta waren der Ausgangspunkt: Martin Jutzi untersuchte anhand seiner Modellberechnungen, wie diese Krater entstanden sind und wie die Zusammensetzung der Gesteine auf der Oberfläche von Vesta nach den grossen Meteoriteneinschlägen aussehen sollte.

Ein Vergleich mit den Daten der «Dawn»-Mission brachte zutage, dass etwas fehlte: Das Mineral Olivin, der Hauptbestandteil des Mantelmaterials, das nach einem so tiefen Einschlag eigentlich überall auf der Oberfläche herumliegen sollte, war nicht auffindbar. «Wir gingen von einer Krustendicke von 30 Kilometern aus», sagt Jutzi. «Dass aber kein Olivin aus der darunterliegenden Mantelschicht vorhanden ist, zeigt, dass die Meteoriten die Kruste trotz ihrer Einschlagstiefe von 80 Kilometern nicht durchdringen konnten und diese also viel dicker sein muss als angenommen.»

Damit verschieben sich auch die Proportionen: Wenn die Kruste dicker ist als 80 Kilometer, muss der darunterliegende Mantel wiederum viel dünner sein. Dies lässt auch auf eine andere Zusammensetzung des Materials schliessen. «Möglicherweise wurde die Kruste durch im Mantel gebildete vulkanische Brocken verdickt, die teilweise an die Oberfläche gelangten», sagt Jutzi. Dies wirft neue Fragen auf, wie Vesta, aber auch die Erde und andere Planeten zusammengesetzt sind und wie sie entstanden sind.

Diese Studie wurde durch den Schweizerischen Nationalfonds unterstützt.

Angaben zur Studie:

Harold Clenet, Martin Jutzi, Jean-Alix Barrat, Erik I. Asphaug, Willy Benz & Philippe Gillet: A deep crust–mantle boundary in the asteroid 4 Vesta, Nature, 16. July 2014, doi:10.1038/nature13499