Geringe thermische Trägheit des kohlenstoffhaltigen Asteroiden Bennu durch in zurückgebrachten Proben beobachtete Risse

Warum rissige Weltraumgesteine wichtig sind

Asteroiden sind Überreste aus der Entstehung des Sonnensystems, und einige von ihnen kreuzen gelegentlich die Bahn der Erde. Um vorherzusagen, wie sich diese Körper verhalten — und wie man sie im Bedarfsfall sicher ablenken könnte — müssen Wissenschaftler wissen, woraus sie bestehen und wie ihre Oberflächen auf Sonnenlicht reagieren. Die NASA-Mission OSIRIS-REx brachte Proben vom erdnahen Asteroiden Bennu zur Erde zurück, sodass Forscher langjährige Vorstellungen über seine ungewöhnliche Fähigkeit, schnell aufzuheizen und abzukühlen, überprüfen konnten. Diese Studie nutzt jene Proben und zeigt, dass winzige Risse in Bennus Gesteinen — nicht nur loses Staubmaterial — der Schlüssel zu seinem rätselhaften thermischen Verhalten sind.

Die „Temperatur-Erinnerung“ eines Asteroiden lesen

Wenn Sonnenlicht einen Asteroiden erwärmt und er später abkühlt, folgt seine Oberfläche nicht sofort der sich ändernden Temperatur. Wie langsam oder schnell Wärme durch das Material wandert — eine Eigenschaft, die als thermische Trägheit bezeichnet wird — wirkt wie die „Temperatur-Erinnerung“ des Objekts. Bevor OSIRIS-REx ankam, ließ Bennus niedrige thermische Trägheit viele Forscher an eine Oberfläche denken, die von feinem Staub und Sand bedeckt ist. Nahaufnahmen zeigten jedoch eine zerklüftete Welt, die von Felsblöcken dominiert wird. Noch überraschender war, dass die dunkelsten Blöcke — die einen Großteil Bennus bedecken — offenbar eine deutlich niedrigere thermische Trägheit hatten als typische Meteorite und irdische Gesteine, was darauf hindeutete, dass etwas in ihrem Inneren den Wärmefluss bremst.

Zwei Familien von Weltraumgesteinen

Die zurückgebrachten Proben enthalten Bruchstücke im Millimetermaßstab, die den auf Bennus Oberfläche sichtbaren Felsblöcken entsprechen. Die eine Gruppe, genannt hummocky particles, ist sehr dunkel, rau und knollig, ähnlich den Blöcken mit niedriger thermischer Trägheit. Eine andere Gruppe, die angular particles, ist etwas heller, mit flacheren Flächen und geraderen Brüchen, was den helleren, wärmer speichernden Blöcken entspricht. Indem das Team maß, wie schnell sich Wärme in einzelnen Partikeln im Vakuum ausbreitet, zeigte sich, dass die angular-Teile durchweg eine höhere thermische Trägheit aufweisen, während die hummocky-Teile eine größere Streuung zeigen, einschließlich Stellen mit sehr niedriger thermischer Trägheit, vergleichbar mit den dunkelsten Blöcken Bennus.

Risse, Poren und verborgene Hohlräume

Um zu verstehen, warum sich diese kleinen Fragmente so unterschiedlich verhielten, untersuchten die Forscher ihre Inneren mit hochauflösenden Röntgenscans. Hummocky-Partikel sind durchzogen von dichten Netzwerken aus kurzen, gezackten Rissen und Ansammlungen winziger Poren, während angular-Partikel weniger, längere und geradere Brüche sowie in den untersuchten Bereichen kaum erkennbare Porencluster aufweisen. Im Durchschnitt sind beide Gesteinstypen deutlich leichter als massives Gestein, weil mehr als die Hälfte von Bennus Volumen leerer Raum ist, größtenteils in Poren, die zu klein sind, um direkt aufgelöst zu werden. Computermodelle, die die kartierten Rissnetze nutzten, zeigten, dass diese Frakturen die Wärmepfade stark einschränken können: Bei den hummocky-Partikeln können Risse allein die Wärmeleitfähigkeit um etwa 40 Prozent verringern, bei den angular-Partikeln reduzieren sie sie höchstens um etwa 10 Prozent.

Gesteine, die brechen — oder nur reißen

Risse beeinflussen auch, wie Bennus Gesteine auf mechanische Belastung reagieren. Wenn Wissenschaftler repräsentative Proben in kontrollierter Umgebung sanft spalteten, neigte der angular-Stein dazu, sauber entlang langer, planarer Brüche zu brechen und leicht in klingenartige Stücke zu zerfallen. Der hummocky-Stein, obwohl viel dichter gerissen, verhielt sich anders: Viele vorbestehende Risse entwickelten sich nicht zu neuen Brüchen, und die resultierenden Fragmente behielten das gleiche hummocky-Aussehen. Das spricht für eine ineinandergreifende, teilweise zementierte Struktur, die es dem Gestein erlaubt, stark zu vernetzen, ohne zu Staub zu zerfallen. Auf mikroskopischer Ebene ist das Material in hummocky-Partikeln weicher und nachgiebiger als in angular-Partikeln, ebenfalls konsistent mit einem schwächeren, aber duktileren Gefüge, das ein Labyrinth von Rissen aufnehmen kann, ohne zu zersplittern.

Bennu mit anderen Asteroiden verbinden

Das Team verglich Bennus Proben mit solchen von einem anderen kohlenstoffreichen Asteroiden, Ryugu, der ebenfalls eine rätselhaft niedrige thermische Trägheit zeigt. Ryugus zurückgebrachte Gesteine sind allgemein dichter, doch zeigen einige Proben ähnliche rissreiche Innenstrukturen und weisen Stellen sehr niedriger thermischer Trägheit auf, wo nahegelegene Brüche in den Messungen erfasst wurden. Zusammengenommen deuten die Befunde darauf hin, dass Rissnetzwerke, aufgebaut auf einer bereits porösen, durch Wasser veränderten Gesteinsmatrix, der Hauptgrund sind, weshalb beide Asteroiden so leicht auf- und abkühlen. Diese Risse dürften durch eine Mischung aus internen Prozessen auf ihren längst verlorenen Mutterkörpern und späteren Oberflächeneffekten wie Mikrometeoroid-Einschlägen und wiederholten Tag–Nacht-Temperaturschwankungen entstanden sein.

Was das für Bennu und darüber hinaus bedeutet

Für die allgemeine Leserschaft ist die wichtigste Erkenntnis, dass Bennus ungewöhnliches thermisches Verhalten nicht in erster Linie auf weichen, pulverigen Staub zurückzuführen ist, sondern auf harte Gesteine mit komplexen Fraktursystemen. In Bennus dunkleren, hummocky-Felsblöcken wirken dichte Netzwerke aus Rissen und winzigen Hohlräumen wie ein Labyrinth, das die Wärme auf lange, ineffiziente Wege zwingt, wodurch der Asteroid trotz seiner von Felsblöcken bedeckten Oberfläche eine sehr geringe thermische Trägheit aufweist. Hellere, angular-Felsblöcke mit weniger und geraderen Rissen speichern und leiten Wärme mehr wie gewöhnliche Meteorite. Dieses neue Verständnis hilft Wissenschaftlern, Teleskopmessungen anderer Asteroiden besser zu interpretieren, Modelle ihrer inneren Struktur und Entwicklung zu verfeinern und Vorhersagen zu verbessern, wie solche Körper auf natürliche Kräfte — oder auf einen gezielten Ablenkungsversuch — reagieren würden, falls sie jemals eine Bedrohung für die Erde darstellen sollten.

Zitation: Ryan, A.J., Ballouz, RL., Macke, R.J. et al. Low thermal inertia of carbonaceous asteroid Bennu driven by cracks observed in returned samples. Nat Commun 17, 2443 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-68505-1

Schlüsselwörter: Asteroid Bennu, thermische Trägheit, Gesteinsrisse, OSIRIS-REx-Proben, kohlenstoffhaltige Asteroiden