30. September 2015

Zwerg­pla­net Ce­res: Neue Na­men, neue Kar­ten, neue Fra­gen

Ce­res: Glo­ba­le farb­ko­dier­te to­po­gra­phi­sche Kar­te
Bild 1/5, Credit: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA.

Ceres: Globale farbkodierte topographische Karte

Die­se, ge­gen­über der Ver­öf­fent­li­chung vom 28. Ju­li 2015 ver­bes­ser­te farb­ko­dier­te to­po­gra­phi­sche Kar­te zeigt die von der In­ter­na­tio­na­len Astro­no­mi­schen Uni­on ak­zep­tier­ten Na­mens­vor­schlä­ge für ei­ni­ge Land­schaf­ten auf Ce­res. Neu da­zu­ge­kom­men sind nun die Na­men von 14 Kra­tern in der nörd­li­chen He­mi­sphä­re. Zu­dem er­hielt der bis­her ers­te Berg auf Ce­res ei­nen Na­men: Er heißt Yso­lo Mons, zu fin­den im ho­hen Nor­den am west­li­chen Rand der Kar­te. Die Kar­te be­ruht auf ei­nem di­gi­ta­len Ge­län­de­mo­dell des Zwerg­pla­ne­ten und wur­de aus sys­te­ma­tisch ge­won­ne­nen Ste­reo-Bild­da­ten der Fra­ming-Ca­me­ra von Dawn be­rech­net. Sie wur­de mit ei­nem Bild­mo­sa­ik kom­bi­niert, was der Kar­te mehr Plas­ti­zi­tät ver­leiht. Das ge­sam­te to­po­gra­phi­sche Pro­fil hat ei­ne Band­brei­te von je­weils et­wa 7,5 Ki­lo­me­tern ober- bzw. un­ter­halb der Re­fe­ren­ze­be­ne, auf die sich die Hö­hen­an­ga­ben be­zie­hen; die am tiefs­ten ge­le­ge­nen Ge­bie­te sind in Dun­kel­blau dar­ge­stellt, die höchs­ten in hel­lem bei­ge und weiß. Auch die be­kann­ten, aus­ge­dehn­ten "hel­len Fle­cken" im Kra­ter Oc­ca­tor wer­den in die­ser Kar­te hell dar­ge­stellt, gleich­zei­tig aber auch im Grün­ton der to­po­gra­phi­schen Hö­he des Oc­ca­tor-Kra­ter­bo­dens. Mit 15 Ki­lo­me­tern Pro­fil sind die Hö­hen­un­ter­schie­de knapp fünf Ki­lo­me­ter we­ni­ger stark aus­ge­prägt, als auf der Er­de; we­gen des we­sent­lich ge­rin­ge­ren Ra­di­us fal­len die to­po­gra­phi­schen Un­ter­schie­de auf Ce­res al­ler­dings auf kür­ze­ren Ent­fer­nun­gen ex­tre­mer aus.
To­po­gra­phie und Schrä­gan­sicht von Oc­ca­tor
Bild 2/5, Credit: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA.

Topographie und Schrägansicht von Occator

Die sys­te­ma­ti­sche Auf­nah­me von Ste­reo-Bild­paa­ren, auf­ge­nom­men mit der deut­schen Fra­ming-Ca­me­ra an Bord der NA­SA-Raum­son­de Dawn, er­mög­licht die Be­rech­nung ei­nes glo­ba­len di­gi­ta­len Ge­län­de­mo­dells, al­so der To­po­gra­phie von Ce­res. Die­se farb­ko­dier­te Dar­stel­lung zeigt den Kra­ter Oc­ca­tor, der ei­nen Durch­mes­ser von et­wa 90 Ki­lo­me­tern hat. Blau zeigt tief lie­gen­de Ge­bie­te an, gelb und grün die mitt­le­ren Hö­hen und rot und bei­ge die am höchs­ten ge­le­ge­nen Re­gio­nen. Das In­ne­re des Kra­ters wird von ei­nem et­wa 2000 Me­ter ho­hen Kra­ter­rand über­ragt. Oc­ca­tor ist der Ort auf Ce­res, an dem die viel dis­ku­tier­ten "hel­len Fle­cken" ih­re größ­te Ver­brei­tung ha­ben.
To­po­gra­phi­sche An­sicht ei­ner ho­hen Berg­spit­ze auf Ce­res
Bild 3/5, Credit: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA.

Topographische Ansicht einer hohen Bergspitze auf Ceres

Von den tiefs­ten (dun­kelblau­en) Stel­len im lin­ken Bild­hin­ter­grund bis zur Spit­ze des mar­kan­ten ko­ni­schen Berg­ke­gels be­steht ein Hö­hen­un­ter­schied von et­wa sechs Ki­lo­me­tern. Die wei­ßen Strei­fen, die an den Flan­ken des Ber­ges leicht zu er­ken­nen sind, ge­hö­ren zu den Stel­len auf Ce­res, die am meis­ten Licht re­flek­tie­ren. Für die­se Dar­stel­lung wur­den Bild­da­ten aus un­ter­schied­li­chen Missi­ons­pha­sen ver­wen­det – das nied­ri­ger auf­ge­lös­te di­gi­ta­le Ge­län­de­mo­dell wur­de auf Grund­la­ge von Ste­reo­bil­dern der Kar­tier­pha­se be­rech­net. Dann wur­den Bild­da­ten in hö­he­rer Auf­lö­sung aus der HA­MO-Pha­se (High-Al­titu­de Map­ping Or­bit) ge­wis­ser­ma­ßen wie ein Lein­tuch über das Ge­län­de­mo­dell ge­legt, was der Sze­ne mehr Schär­fe ver­leiht.
Ce­res in Falsch­far­ben
Bild 4/5, Credit: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA.

Ceres in Falschfarben

Die­se Kar­ten­pro­jek­ti­on, für die der Nord- und Süd­pol zu ei­ner Li­nie am obe­ren bzw. un­te­ren Bild­rand "aus­ge­rollt" wur­den, zeigt die ge­sam­te Ober­flä­che von Ce­res in ei­nem so ge­nann­ten Falsch­far­ben-Kom­po­sit. Statt wie bei ei­nem Echt­far­ben­bild, für das die Wel­len­län­gen rot, grün und blau ver­wen­det wer­den, wur­den hier Auf­nah­men aus dem In­fra­rot-Ka­nal (Wel­len­län­ge 920 Na­no­me­ter), dem Rot­ka­nal (750 nm) und dem Blau­ka­nal (440 nm) kom­bi­niert und in ih­rem je­wei­li­gen Kon­trast ge­stei­gert. Die Bild­da­ten wur­den wäh­rend der High-Al­titu­de Map­ping Or­bit (HA­MO) Pha­se der Dawn-Missi­on an Ce­res auf­ge­zeich­net. Stär­ker röt­li­che Farb­tö­ne zei­gen an, dass die Ober­flä­che von Ce­res hier ver­stärkt län­ge­re, in­fra­ro­te Wel­len­län­gen re­flek­tiert, wo­hin­ge­gen blaue Schat­tie­run­gen die Re­fle­xi­on von ener­gie­rei­che­rem, kurz­wel­li­ge­rem Licht an­zei­gen. Grü­ne Re­gio­nen zei­gen be­son­ders star­ke Re­fle­xio­nen an. Die Dar­stel­lung er­mög­licht es, fei­ne Un­ter­schie­de in der Ober­flä­chen­mi­ne­ra­lo­gie, aber auch re­la­ti­ve Al­ters­un­ter­schie­de auf der in Echt­far­ben sehr mo­no­chro­men Ober­flä­che von Ce­res zu er­ken­nen.
Dawn
Bild 5/5, Credit: NASA/JPL.

Dawn

Güns­tig und er­folg­reich: Nach ih­rem an­dert­halb­jä­hir­gen Auf­ent­halt am Aste­ro­iden Ves­ta er­reich­te die mit ei­nem Ioe­nen­mo­tor an­ge­trie­be­ne Raum­son­de Dawn aus dem Dis­co­ve­ry-Pro­gramm der NA­SA zu Be­ginn die­sen Jah­res den Zwerg­pla­ne­ten Ce­res. Dawn wird den tau­send Ki­lo­me­ter großen Bei­na­he-Pla­ne­ten noch bis An­fang 2016 aus ver­schie­de­nen Um­lauf­bah­nen be­ob­ach­ten.

Mysteriöse Krater-Strukturen und faszinierende Ansichten von Ceres, dem vielseitigen Zwergplaneten, beschäftigen diese Woche die Wissenschaftler auf der European Planetary Science Conference (EPSC) in Nantes, Frankreich. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) ist an der Mission Dawn der NASA beteiligt und unter anderem in Zusammenarbeit mit der Internationalen Astronomischen Union (IAU) für die Kartierung und Namensgebung der Regionen und markanter Oberflächenstrukturen verantwortlich.

Der sorgt bei Forschern weiterhin für Faszination. Besonders die Oberfläche wirft immer wieder neue Fragen auf. "Wir arbeiten intensiv daran, zu verstehen, wie so ein kleiner Körper eine so spannende Topographie entwickeln konnte", sagt Prof. Ralf Jaumann vom DLR-Institut für Planetenforschung in Berlin-Adlershof. Heute wurde eine neue, farblich kodierte, topographische Karte veröffentlicht, die mehr als ein Dutzend neuer, kürzlich von der The In­ter­na­tio­nal Astro­no­mi­cal Uni­on (IAU) genehmigter, Namen für Oberflächenstrukturen auf Ceres enthält. Diese sind, wie gewohnt, inspiriert von landwirtschaftlichen Geistern, Gottheiten für Fruchtbarkeit und Ernte-Festen aus den verschiedensten Ecken der Erde. Neu dabei sind unter anderem "Jaja", nach der abchasischen Ernte-Göttin, und "Ernutet", die kobra-köpfige ägyptische Ernte-Göttin. Ein Berg mit 20 Kilometer Durchmesser, der sich in der Nähe von Ceres Nordpol befindet, heißt jetzt "Ysolo Mons" – benannt nach einem albanischen Fest, dass den ersten Tag der Auberginen-Ernte markiert.

Falsche Farbe, echte Erkenntnis

Eine weitere, heute veröffentlichte Ceres-Karte hebt erstmals deutlich im globalen Kontext Unterschiede in der Komposition der Oberfläche in Falschfarbe hervor. Die Variationen sind bei Ceres allerdings subtiler als auf dem Protoplaneten Vesta, den die Dawn-Sonde zwischen 2011 und 2013 erkundet hatte. Neu in die Karte aufgenommen, wurden farblich kodierte Bilder des spektakulären -Kraters, mit seinen steilen Hängen und hellen Flecken, über deren Ursprung und Zusammensetzung das Dawn-Wissenschaftsteam seit Monaten rätselt. Auch ein mysteriöser, kegelförmiger, sechs Kilometer hoher Berg ist erfasst worden, dessen ungewöhnlich steile, gleichmäßige Struktur den Wissenschaftlern Kopfzerbrechen bereitet. Insgesamt wurden 14 Krater neu erfasst und in die Karten eingearbeitet.

Strahlungsrätsel

Eine überraschende Beobachtung kam von Dawns Gamma-Strahlen- und Neutronen-Spektrometer: Die Instrumente registrierten drei Ausbrüche von energiegeladenen Elektronen, die eventuell aus einer Wechselwirkung zwischen Ceres und der Strahlung der Sonne resultieren könnten. "Wir sind von Ceres total überrascht", gesteht Prof. Jaumann. "Wir hätten nicht gedacht, dass möglicherweise heute noch aktive Prozesse auf der Oberfläche zu finden sind." An der Interpretation der Beobachtung wird aktiv geforscht. Auf dem Weg zum Erstellen eines ganzheitlichen Bildes des Zwergplaneten, könnte die Beobachtung eine wesentliche Rolle spielen.

Orbiter im Sinkflug

Momentan umkreist die Dawn-Sonde Ceres noch in einer Höhe von 1470 Kilometern, der so genannten "HAMO"-Umlaufbahn (für High-Altitude Mapping Orbit). In dieser Missionsphase wird die gesamte Oberfläche des Zwergplaneten bis zu sechs Mal erfasst. Von Oktober bis Dezember wird Dawn dann in den niedrigsten Orbit "LAMO" absteigen und eine Höhe von 375 Kilometern einnehmen. In dieser Höhe wird die Sonde verbleiben und weiterhin den Zwergplaneten sowohl ablichten als auch andere Daten erfassen. Der operative Betrieb der Dawn-Mission soll mindestens bis Mitte nächsten Jahres fortgesetzt werden.

Die Mission

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 Göttingen 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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