In eiserner Rüstung: Asteroid „Itokawa“ trägt Haare aus Eisen-Kristallen

„Itokawa“ wäre ein ziemlich durchschnittlicher erdnaher Asteroid, wäre da nicht eine besondere Sache. Der Himmelskörper ist ein nur wenige hundert Meter im Durchmesser messender Geröllhaufen, der inmitten unzähliger anderer die Sonne umrundet. Im Jahr 2005 bekam er Besuch von der Erde und Forscher fanden auf ihm „Haare“ aus Eisen.

Die japanische Raumfahrtagentur JAXA hatte die Sonde Hayabusa zu Itokawa geschickt, um dort Bodenproben zu sammeln und – erstmals in der Geschichte der Raumfahrt – wurden diese sicher zur Erde zurück transportiert. 2010 ist die kostbare Fracht auf der Erde gelandet und wird seither intensiv erforscht.

Ihre neuesten Erkenntnisse über die Eisen-Haare und warum Asteroiden ungewöhnlich arm an Schwefelverbindungen sein können, veröffentlichten die Forscher in der aktuellen Ausgabe von „Nature Communications“.

Forscher haben Eisen-Haare auf Itokawa zehn Jahre lang übersehen

Das internationale Team konnte nun den winzigen Probenkörnchen ein bislang unentdecktes Geheimnis zu entlocken. Die Oberfläche der Staubkörnchen ist mit winzigen hauchdünnen Kristallen aus Eisen übersät. Diese Beobachtung überraschte auch Prof. Dr. Falko Langenhorst und Dr. Dennis Harries von der Friedrich-Schiller-Universität Jena, denn sie sind nicht die Ersten, die Itokawa untersuchten.

Wissenschaftler aus aller Welt erforschten in den vergangenen zehn Jahren bereits ausgiebig Struktur und chemische Zusammensetzung der Staubteilchen. Die Eisenhärchen waren bislang aber nicht aufgefallen.

Erst der japanische Forscher Dr. Toru Matsumoto, der für ein Jahr als Gastwissenschaftler in der Arbeitsgruppe der Analytischen Mineralogie am Institut für Geowissenschaften in Jena arbeitet, konnte die Kristalle mittels hochauflösender Aufnahmen mit einem Transmissionselektronenmikroskop ausfindig machen.

Spannend macht diese Entdeckung vor allem die Tatsache, wie sie entstanden. „Diese Strukturen sind das Ergebnis kosmischer Einflüsse auf der Oberfläche des Asteroiden“, erläutert Falko Langenhorst. Neben Gesteinsbrocken treffen auch energiereiche Teilchen des Sonnenwindes auf die Asteroidenoberfläche, die dadurch verwittert.

Sonnenwind lässt Himmelskörper „unheimlich schnell“ verwittern

Ein wichtiger Bestandteil von Itokawa ist das Mineral Troilit, in dem Eisen und Schwefel gebunden vorliegen. „Infolge der Weltraumverwitterung wird das Eisen aus dem Troilit freigesetzt und lagert sich in Form der jetzt entdeckten Nadeln auf der Oberfläche ab“, so der Jenaer Mineraloge weiter. Der Schwefel aus dem Eisensulfid verflüchtigt sich wiederum in Form gasförmiger Schwefelverbindungen in das umgebende Vakuum.

Mikroskopische Aufnahme in Falschfarben. (a) Eines der untersuchten Staubteilchen des Asteroiden Itokawa. Das Mineral Troilit (FeS, violett) ist umgeben von Silikat (grün). (b) Troilitoberfläche (violett) mit Eisenhärchen (blau). (c) Eisenkristall vergrößert. Foto: Toru Matsumoto

Aus der Größe und Anzahl der detektierten Eisenkristalle konnten die Forscher zudem abschätzen, wie schnell der Asteroid Schwefel verliert. „Der Prozess verläuft für kosmische Dimensionen unheimlich schnell“, sagte Toru Matsumoto.

Die von ihm analysierten Kristalle haben eine Länge von bis zu zweieinhalb Mikrometern. Das entspricht etwa einem Fünfzigstel der Dicke eines menschlichen Haares. „Solche Größen haben die Härchen schon nach rund 1.000 Jahren erreicht“, so der Forscher von der Kyushu Universität in Fukuoka.

Langfristig lasse sich die Analyse der Eisenkristalle nutzen, um die Verwitterungsprozesse auch auf anderen Himmelskörpern besser zu verstehen und ihr Alter zu bestimmen. Gespannt warten die Forscher konkret auf zwei Missionen. Die NASA-Sonde OSIRIS-Rex bereitet derzeit die Probenahme auf dem Asteroiden „Bennu“ vor. Hayabusa2 ist nach ihrem Besuch auf „Ryugu“ bereits auf dem Rückweg zur Erde. Ende 2020 sollen die Proben auf der Erde landen.

(Mit Material der Friedrich-Schiller-Universität Jena)