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© unbekanntDer rund 950 Kilometer große Zwergplanet Ceres, der zwischen den Bahnen von Jupiter und Mars die Sonne umrundet, stößt an zwei Stellen auf seiner Oberfläche mäßig große Mengen an Wasserdampf aus (künstlerische Darstellung). Die Ausstoßrate wird auf rund sechs Kilogramm pro Sekunde geschätzt. Somit verhält sich Ceres ein wenig wie ein Komet.
Das Sonnensystem ist immer wieder für eine Überraschung gut: Mit dem europäischen Infrarotsatelliten Herschel stellte ein Forscherteam um Michael Küppers von der Europäischen Raumfahrtbehörde ESA fest, dass der Zwergplanet Ceres (1) pro Sekunde rund sechs Kilogramm Wasserdampf ausstößt. Somit verhält sich der mit 950 Kilometer Durchmesser größte Himmelskörper im Asteroidengürtel zwischen den Bahnen von Mars und Jupiter ein wenig wie ein Komet oder wie der Saturnmond Enceladus.

Schon vor rund 30 Jahren wiesen spektroskopische Untersuchungen von Ceres darauf hin, dass dieser Himmelskörper offenbar einen erheblichen Wasseranteil aufweist. Auf seiner sehr dunklen Oberfläche wurden hydratisierte Minerale gefunden, in deren Kristallstruktur größere Mengen an Wasser fest eingebaut sind. Zudem wies die im Vergleich zu einem silikatischen Asteroiden relativ niedrige mittlere Dichte von rund 2,1 Gramm pro Kubikzentimeter ebenfalls auf größere Gehalte von Wasser hin. Der etwa halb so große, überwiegend aus Silikatmineralen und metallischem Eisen bestehende Asteroid (4) Vesta hat eine mittlere Dichte von 3,5 Gramm pro Kubikzentimeter. Die Planetenforscher gehen davon aus, dass Ceres ein so genannter differenzierter Himmelskörper ist, sich in diesem Fall also in einen Kern aus Silikatmineralen, einen eishaltigen Mantel und eine dünne dunkle Kruste aus wasserhaltigen Mineralen gliedert.

Die Forscher konnten mittels spektroskopischer Untersuchungen mit dem Instrument HIFI an Bord von Herschel die Freisetzung von Wasserdampf auf zwei Areale auf der Oberfläche von Ceres zurückführen, die als dunkle Regionen bezeichnet werden. Sie haben Durchmesser von rund 60 Kilometern. Mit HIFI lässt sich die Oberfläche von Ceres nicht räumlich auflösen, aber die Forscher beobachteten sie über mehrere Stunden hinweg. Und da sich der Zwergplanet in rund neun Stunden einmal um seine Achse dreht, variierten die festgestellten Konzentrationen an Wasserdampf während der Beobachtungszeit.

Ceres setzt vor allem dann Wasserdampf frei, wenn sich der Zwergplanet im sonnennächsten Bereich seiner mäßig elliptischen Umlaufbahn befindet. Er umrundet unser Zentralgestirn einmal in 4,6 Jahren in Abständen, die dem 2,5- bis 3-Fachen der mittleren Distanz der Erde zur Sonne entsprechen. Ceres reflektiert nur etwa neun Prozent des auftreffenden Sonnenlichts zurück ins All. Da sich die Oberfläche in Sonnennähe stärker aufheizt als in Sonnenferne, steigt dann die Temperatur deutlich an. Dadurch sublimiert das in der Kruste befindliche Wassereis und strömt als Dampf in den Weltraum. Tatsächlich wurde kein Wasserdampf im Umfeld von Ceres nachgewiesen, wenn sich der Zwergplanet in Sonnenferne aufhielt.

Eine weitere Möglichkeit zur Erklärung der Aktivität von Ceres wäre, dass sich im tieferen Inneren des Zwergplaneten größere Mengen an langlebigen radioaktiven Elementen befinden, die mit ihrer Zerfallswärme das Material aufheizen. Somit könnte es eine warme Schicht im Inneren des Himmelskörpers geben, die an der Oberfläche den so genannten Kryovulkanismus verursacht. Dieser bezeichnet vulkanische Aktivität im Temperaturbereich von flüssigem Wasser. Derzeit liegen aber nicht genügend Informationen vor, um sich endgültig für eines der beiden Szenarien zu entscheiden.

Im Februar 2015 wird sich die US-Raumsonde Dawn dicht an Ceres annähern und für rund ein Jahr in eine Umlaufbahn einschwenken. Mit Hilfe des an Bord befindlichen Nahinfrarot-Spektrometers VIR und dem Gammastrahlen- und Neutronen-Detektor GRAND sollte es dann möglich sein, die Ausgasungen von Ceres wesentlich genauer zu erfassen. Zudem werden die Kameras der Sonde detaillierte Karten der Oberfläche von Ceres liefern.

Quelle: Nature 505, S. 525 - 527, 2014