Hayabusa: Itokawa-Asteroidenstaub zur Analyse in Deutschland

Nur unter dem Mikroskop zu erkennen, dennoch ist in dem kleinen Behälter etwas bisher nicht Dagewesenes: Erstmals können Wissenschaftler Staub eines Asteroiden untersuchen, der von einer Raumsonde im Weltall eingesammelt und zur Erde zurückgebracht wurde. Dr. Ute Böttger vom Institut für Planetenforschung des Deutschen Zentrums für Luft– und Raumfahrt (DLR) gehört zu einem von elf Teams weltweit, die mit den außerirdischen Asteroidenteilchen der japanischen Hayabusa-Mission wissenschaftlich arbeiten dürfen.

Die weniger als ein Zehntel Millimeter kleinen Teilchen, die Dr. Ute Böttger und Dr. Sergey Pavlov mit dem Raman-Mikroskop untersuchen, liegen eingehüllt in Stickstoff, damit die irdischen Einflüsse das Material vom Asteroiden Itokawa nicht verunreinigen. "Das sind die wirklichen Außerirdischen", sagt Physikerin Böttger. Gemeinsam mit Dr. Iris Weber von der Universität Münster analysieren sie die mineralogische Zusammensetzung der Teilchen. "Neben dem Mondgestein der Apollo- und Luna-Missionen sind diese Proben das einzige Material, das direkt von einem Körper im Sonnensystem eingesammelt und zur Erde gebracht wurde", erläutert Böttger.

"Und wir haben erstmals Asteroidenmaterial, dessen Herkunft wir ganz genau kennen und das nicht durch den Eintritt in die Atmosphäre verändert wurde." Während bei Meteoritenfunden auf der Erde niemand mit Sicherheit sagen kann, von welchem Himmelskörper sie stammen, ist bei den winzigen Teilchen der Hayabusa-Mission die Herkunft sicher: Sie stammen vom Asteroiden Itokawa, auf dem die japanische Raumsonde 2005 die Probe entnahm.

Mission mit Problemen

Dass das einmalige Asteroidenmaterial überhaupt den Weg bis ins Berliner DLR-Labor schaffte, ist schon eine große Leistung. Denn die gesamte Hayabusa-Mission verlief nicht ohne Probleme. So erreichte die Sonde den länglichen, ein wenig bananenförmigen und nur etwa 500 Meter langen Asteroiden erst einmal mit Verspätung. Über dem Asteroiden schwebend, sollte die Sonde dann durch einen kleinen Einschuss auf der Asteroidenoberfläche einen Trichter erzeugen um daraus herausgeschleudertes Material einzusammeln.

Bei der ersten Probenentnahme im Weltall reagierte die Sonde nicht wie geplant, erst die zweite Annäherung an Itokawa war erfolgreich. Dazu kam der Ausfall von Drallrädern, und am Schluss arbeiteten nur noch einige Batterien an Bord. So gelangte Hayabusa, japanisch für "Wanderfalke", mit drei Jahren Verspätung wieder zur Erde. Am 13. Juni 2010 landete die Rückkehrkapsel dann wie geplant an einem Fallschirm nahe der australischen Stadt Woomera und konnte geborgen werden. Ob tatsächlich zum ersten Mal Proben eines Asteroiden zur Erde gelangt waren, erfuhren die Wissenschaftler erst nach der Öffnung des versiegelten Probenbehälters. Erste Untersuchungen der winzigen Teilchen zeigten dann, dass die Sonde Hayabusa von ihrem Besuch bei Itokawa tatsächlich Material mitgebracht hatte.

Außerirdisches im Labor – Untersuchungen ohne Beschädigung der Proben

Im Labor des DLR-Instituts für Planetenforschung stellten die Wissenschaftler nun die Zusammensetzung des Asteroidenmaterials fest. "Der Vorteil unseres Raman-Mikroskops ist, dass wir die Untersuchung durchführen können, ohne das Material zu beschädigen und ohne dass die Teilchen mit der Erdatmosphäre in Berührung kommen", betont der Leiter des Labors, Prof. Heinz-Wilhelm Hübers. Die gemessenen Raman-Spektren vergleichen die Planetenforscher mit Spektren verschiedener Materialien. "Die Proben bestehen vor allem aus Olivin, einem auch für irdische Tiefengesteine typischen Eisen-Magnesium-Silikat", sagt Mineralogin Dr. Iris Weber von der Universität Münster. "Nicht ungewöhnlich, aber zum ersten Mal haben wir das direkt an völlig unberührtem extraterrestrischem Material untersuchen können."

Nun gehen die im DLR untersuchten Asteroidenteilchen für weitere Analysen an die Team-Partner der Lund University und der University of Manchester. Da Itokawa ein ursprünglicher und somit bis zu viereinhalb Milliarden Jahre alter Asteroid ist, können die Ergebnisse der Wissenschaftler Informationen über die Entstehung des Sonnensystems liefern. "Alle Theorien wurden bisher von Meteoriten abgeleitet, jetzt arbeiten wir mit dem Originalmaterial – und bekommen dadurch vielleicht Einblick in das große Ganze", sagt Mineralogin Dr. Iris Weber.

Hayabusa-2 mit hüpfendem Lander, Kamera und Radiometer

2014 soll die nächste Hayabusa-Mission ins All starten. Ziel ist dann Asteroid 1999 JU 3 – "ein Asteroid, dessen Gestein eventuell einmal mit Wasser in Berührung gekommen ist", sagt DLR-Planetenforscher Prof. Ralf Jaumann. Zu der Mission der japanischen Raumfahrtagentur JAXA steuert das Bremer DLR-Institut für Raumfahrtsysteme den Asteroidenlander MASCOT (Mobile Asteroid Surface Scout) bei, einen hüpfenden Lander, der sich erstmals auf einem Asteroiden fortbewegen und somit an verschiedenen Stellen Messungen durchführen kann. Dabei sollen ein Radiometer des DLR die Temperatur des Asteroiden messen und eine DLR-Kamera die Feinstruktur der Oberfläche von 1999 JU 3 aufzeichnen. Gesteuert wird der Lander aus dem DLR-Kontrollraum des Nutzerzentrums für Weltraumexperimente (MUSC) in Köln. Währenddessen wird auch bei dieser Mission ein Saugrüssel wieder Material in einen Probenbehälter aufnehmen und für Laboruntersuchungen zur Erde zurückbringen.