Kometenevolution als Schlüssel zum Verständnis des Kosmos
Es wird angenommen, dass Kometen die ursprünglichsten Überlebenden der Bildung unseres Sonnensystems sind und uns möglicherweise Hinweise auf die damals herrschenden Bedingungen liefern können. Um diese Hinweise zu deuten, müssen wir jedoch zunächst verstehen, wie Kometen funktionieren und inwieweit sie im Verlauf der Alterung des Sonnensystems Veränderungen entgangen sind. „Vor diesem Hintergrund wurde das Projekt THEMISS(öffnet in neuem Fenster) ins Leben gerufen“, erklärt die Projektkoordinatorin Aurelie Guilbert-Lepoutre vom Nationalen Zentrum für wissenschaftliche Forschung(öffnet in neuem Fenster) (CNRS) in Frankreich. „Unser Wunsch war, den Grad der thermischen Veränderung von Kometen im Allgemeinen und gegenüber dem Alter des Sonnensystems im Besonderen verstehen.“
Thermische Veränderung von Kometen erkunden
Das Ziel des vom Europäischen Forschungsrat(öffnet in neuem Fenster) unterstützten Projekts THEMISS bestand darin, die thermische Veränderung von Kometen von ihrem Aufenthalt in den Reservoiren des äußeren Sonnensystems (Oortsche Wolke und Kuipergürtel) an zu erforschen und anschließend deren Evolution bis heute zu modellieren. „Zunächst wollten wir verstehen, welche Eigenschaften ausschlaggebend sind, um die Evolution von Kometen einzuschränken“, fügt Guilbert-Lepoutre hinzu. „Dann wollten wir den Einfluss der thermischen Veränderung gegenüber dem Alter des Sonnensystems bewerten. Die Berücksichtigung der Bahnentwicklung von Kometen über einen derart langen Zeitraum war von entscheidender Bedeutung: Dieser Aspekt wurde soweit wir wissen noch nie berücksichtigt.“ Das Projektteam wird anhand von bahnbrechenden Laborexperimenten, die die Bedingungen auf einem Kometen nachbilden, auch das Überleben von hochflüchtigem Material verstehen.
Evolutionäre Abfolge der Kometenaktivität
Diese Arbeit, die sich auf Beobachtungen und numerische Modelle stützt, mündete in mehreren interessanten Ergebnissen. Unter anderem ermöglichte die Analyse großer Vertiefungen in Kometen der Jupiterfamilie dem Team, das komplexe Zusammenspiel zwischen Oberflächenstrukturen und kometarer Aktivität zu untersuchen. „Kometenaktivitäten neigen dazu, scharfe morphologische Merkmale auszulöschen – sie werden mit der Zeit breiter und flacher“, sagt Guilbert-Lepoutre. „Daraus konnten wir eine evolutionäre Abfolge erstellen, die von ‚jungen‘ Kometenoberflächen mit scharfer Oberflächentopografie, die zu Ausbrüchen neigen, zu ‚alten‘ Kometenoberflächen führt. Unsere Arbeit liefert somit den physikalischen Hintergrund für das Verständnis der Evolution von Kometenoberflächen.“ Die Projektergebnisse deuten außerdem darauf hin, dass alle Kometen der Jupiterfamilie mehrere Erhitzungsepisoden durchlaufen, was erhebliche Modifikationen ihres ursprünglichen Gehalts an flüchtigen Bestandteilen nach sich zieht. „Das deutet darauf hin, dass die Schichten, die zur heute beobachteten Kometenaktivität beitragen, nicht als repräsentativ für ihre Ursprünge zu betrachten sind“, erklärt Guilbert-Lepoutre.
Kometenbeobachtungen im Kontext
Das Projektteam hob hervor, dass das Verständnis der thermischen Prozesse, die verglichen mit dem Alter des Sonnensystems stattgefunden haben, von entscheidender Bedeutung ist, um jede Kometenbeobachtung in einen breiteren Kontext zu rücken. „Wir vermuten, dass alle Kometen seit ihrer Bildung Modifikationen durchlaufen haben“, sagt Guilbert-Lepoutre. „Die Berücksichtigung dieser Modifikationen ist wichtig, wenn wir ihre Eigenschaften als Anhaltspunkte für die Entstehung des Sonnensystems nutzen wollen. Wir zeigen außerdem, dass einige Kometen relativ begrenzte Veränderungen durchlaufen haben, was sehr positiv und hoffnungsvoll ist!“ Eine Reihe von Vorhersagen wird nun bei zukünftigen Beobachtungen und Missionen getestet. „Diese theoretische Grundlage aus dem Projekt THEMISS wird definitiv dazu beitragen, die große Menge an in den nächsten Jahren anfallenden Daten zu interpretieren“, fügt Guilbert-Lepoutre hinzu. Die Laborexperimente zu den flüchtigen Materialien laufen noch, und Guilbert-Lepoutre hofft, dass sie die Wasser-Gas-Ablagerungen unter den für Kometenkerne relevanten Bedingungen vollständig charakterisieren kann. „Es handelt sich um einen neuen, interdisziplinären Forschungszweig, der über die Dauer des Projekts hinaus Bestand haben wird“, merkt sie an. „Wir arbeiten auf die Veröffentlichung der Ergebnisse hin, mit dem Ziel, zusätzliche Finanzierung für die Zukunft zu sichern.“
