Meteoroid beschädigt Spiegelsegment von James Webb

Illustration von James-Webb-Teleskop und Meteoriten

Das James-Webb-Teleskop wurde durch einen Mikrometeoroiden irreparabel beschädigt. Wie groß ist der Schaden wirklich? 

Vor zwei Wochen wurden uns die ersten spektakulären Bilder des James-Webb-Teleskops präsentiert. Es sah danach aus, als würden wir eine ganz neue Ära der Weltraumforschung aufbrechen, in der wir viele beeindruckende Bilder von uralten Galaxien, bunten galaktischen Nebeln und der Atmosphäre von Exoplaneten erhalten würden. Und dann die erschreckende Nachricht: Das James-Webb-Teleskop wurde irreparabel beschädigt. 

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James Webb Spiegelsegment ist beschädigt

Die Nachricht klingt schlimm, ist aber definitiv real. Eine irreparable Beschädigung durch einen Mikrometeor, ein winziges Steinchen, das durch unser Sonnensystem raste. James Webb befindet sich anders als das Hubble-Teleskop nicht in einem Orbit um die Erde sondern am sogenannten Lagrange-Punkt 2. Ein Lagrange-Punkt ist ein Punkt in einem System aus einem leichteren Himmelskörper wie einem Planeten und einem schwereren Himmelskörper wie einem Stern, den der Planet umkreist. Wenn man ein kleines Objekt wie zum Beispiel ein Weltraumteleskop an den Lagrange-Punkt befördert, umkreist es den schwereren Himmelskörper genau mit derselben Umlaufzeit wie der leichtere Himmelskörper, und zwar antriebslos. Die Erde besitzt mehrere solcher Lagrange-Punkte. Der L2-Punkt ist für Weltraumteleskope am besten geeignet, da ein Objekt die Orientierung in Bezug auf die Erde und die Sonne beibehält und dadurch störende Sonnenstrahlen viel besser abgeschirmt werden können, als wenn sich das Objekt direkt in einem Orbit um die Erde befinden würde. 

Darstellung des Lagrange-Punktes L2 zwischen der Erde und dem James-Webb-Teleskop

Einer der Nachteile an dieser Position ist aber das höhere Aufkommen von Mikrometeoroiden. Die NASA hatte bereits im Juni berichtet, dass es sechs Einschläge von solchen Steinchen auf dem James-Webb-Teleskop gegeben habe. Aber wie groß der Schaden war, konnte zu diesem Zeitpunkt noch nicht abgeschätzt werden. Klar war, dass die Mikrometeoroiden, die das Teleskop getroffen hatten, größer waren, als in den Modellen vor dem Start angenommen wurde. Dass es grundsätzlich zu solchen Einschlägen kommen würde, hatte man natürlich einkalkuliert, aber bei der Größe der Steinchen hat die NASA sich wohl verschätzt. 

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Schaden am James Webb kann nicht repariert werden

Fünf der Mikrometeoroideneinschläge hatten laut der NASA nur „vernachlässigbare Effekte“ auf die Spiegel des Weltraumteleskops, die man durch die Ausrichtung der Spiegel korrigieren kann. Aber der sechste Meteoroiden-Einschlag hatte es in sich. Durch diesen ist ein Schaden entstanden, der nicht korrigiert werden kann. Bei Kosten von zehn Milliarden Dollar für das Teleskop tut so eine News schon weh. Definitiv eine unschöne Sache, die dem Webb-Teleskop da widerfahren ist – aber wirklich relevant ist ja nun die Frage, wie sehr das die Bildqualität beeinflussen wird. 

James Webb: Zerstörtes Spiegelsegment kann ausgeglichen werden

Betroffen ist nur das Spiegelsegment C3. Der Rest des Spiegels mit einem Durchmesser von über 30 Metern ist in guter Verfassung. Die NASA äußerte sich wie folgt zu dem Schaden: “Auf der Ebene des gesamten Teleskops war der Effekt gering, da nur ein kleiner Teil der Teleskopfläche betroffen war. Die Fähigkeit von Webb, Spiegelpositionen zu erkennen und zu korrigieren, ermöglicht eine teilweise Korrektur der Folgen von Einschlägen, indem die Ingenieure die Position des betroffenen Segments anpassen und so einen Teil der Verzerrung ausgleichen können.” 

Betroffenes Spiegelsegment am James Webb: C3

Man kann sagen, dass wir zwar einen irreparablen Schaden haben, der aber relativ klein ist und der durch eine Spiegelpositionierung zum Teil abgeschwächt werden konnte. Nicht schön, aber kein Drama, denn immerhin sind die faszinierenden Bilder, die wir vor kurzem bestaunen dürften, schon nach Eintritt des Schadens entstanden. Was aber, wenn das nochmal passiert? Denn wenn die NASA-Wissenschaftler sich bezüglich des Einfluss der Mikrometeoroiden verschätzt haben, dann könnte es natürlich jederzeit wieder geschehen, dass James Webb getroffen wird – und nächstes Mal geht die Sache dann vielleicht nicht so glimpflich aus. Man stelle sich mal vor, ein oder mehrere Spiegelsegmente würden dadurch komplett zerstört werden. Die NASA versucht nun auf Hochtouren herauszufinden, wie groß die Gefahr wirklich ist. In einem veröffentlichten Bericht heißt es: “Es ist noch nicht klar, ob der Einschlag in Segment C3 im Mai 2022 ein seltenes Ereignis war, also ein unglücklicher früher Einschlag eines Mikrometeoroiden mit hoher kinetischer Energie, der statistisch gesehen nur einmal in mehreren Jahren auftreten könnte, oder ob das Teleskop möglicherweise anfälliger für Schäden durch Mikrometeoroiden ist, als die Modellierung vor dem Start voraussagte.”

Größenvergleich: Mikrometeoroid in Scheibe der ISS

Sollte sich herausstellen, dass James Webb einem höheren Schadensrisiko ausgesetzt ist, wäre das aber immer noch kein Weltuntergang. Die NASA könnte dann zum Beispiel in Erwägung ziehen, die Zeit, in der das Teleskop in die Richtungen schaut, in denen mehr Mikrometeoroiden durch den Weltraum fliegen, zu minimieren oder das Teleskop während bestimmter Meteoritenschauer wegzurichten. Wir können vorerst beruhigt sein und uns auf weitere tolle Bilder freuen. 

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Das Geheimnis des Hiawatha-Kraters

Unter dem massiven Eis Grönlands schlummert ein mysteriöser Krater, der den Wissenschaftlern schon lange Rätsel aufgibt. Nun hat man eine absolut überraschende Entdeckung zu diesem Krater gemacht.

Grönland ist ein absolut faszinierender Ort. Es ist die größte Insel der Welt und fast 80 Prozent der Landmasse sind von Eis und Gletschern bedeckt. Wie riesig Grönland ist, sieht man daran, dass selbst der kleine eisfreie Teil der Insel immer noch die Größe von ganz Schweden aufweist. Politisch gehört Grönland als eigenständiger Landesteil zu Dänemark, geographisch liegt es aber in Nordamerika. Das grönländische Eis ist laut Forschern zwischen 400.000 und 800.000 Jahren alt – das ist zwar für unsere Maßstäbe alt, aber in geologischen Zeiträumen betrachtet quasi nur ein Augenblick. Da stellt sich die Frage: Was war eigentlich vor dem Eis und was befindet sich unter dem Eis?

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Unten seht Ihr eine topographische Karte der grönländischen Landfläche unter dem Eisschild. Im äußersten Nordwesten Grönlands befindet sich der Hiawatha-Gletscher. 2015, also vor gar nicht so langer Zeit, machten Forscher dort eine unglaubliche Entdeckung: Unter dem Gletscher befindet sich ein Krater von epischem Ausmaß. 

Topographische Karte des grönländischen Landes

Den Krater entdeckte man bei einer Untersuchung durch die NASA-Mission IceBridge, bei der die Dicke des Eisschilds mit Hilfe von Radargeräten aus der Luft gemessen wurde. Der Hiawatha-Krater erstreckt sich über 31 Kilometer und liegt unter der bis zu einem Kilometer dicken grönländischen Eisdecke. 31 Kilometer – das kann nur durch einen extremst heftigen Einschlag verursacht werden. Zum Vergleich: Der Chicxulub-Krater, bei dem man als Verursacher den Meteor vermutet, der letztlich das Massenaussterben der Dinosaurier einleitete, besitzt einen Durchmesser von 180 Kilometern. Der Hiawatha-Krater ist also schon wesentlich kleiner, aber trotzdem in der Größenordnung der weltverändernden Einschläge. 

Löste der Hiawatha-Krater die Dryas-Kaltzeit aus?

Umso erstaunter waren die Wissenschaftler nach der Entdeckung des Kraters 2015 natürlich: Denn jetzt hatte man die Situation, das man zuerst den Krater gefunden hat und sich dann erst auf die Suche nach den weltweiten Auswirkungen des Einschlags machen musste – beim Chicxulub-Krater war es ja genau andersrum. Die Existenz von Dinosauriern und deren Massenaussterben war lange bekannt, aber der zugehörige Krater fehlte. Und deswegen sprießten nach der Entdeckung des Hiawatha-Kraters die wildesten Hypothesen aus dem Boden, besonders populär war die Idee, dass der Einschlag verantwortlich war für eine ominöse Kaltzeit, die vor 13.000 Jahren begann. 

Die Größe des Hiawatha-Kraters

Anhand der Untersuchung von fossilen Baumstämmen hatten Forscher herausgefunden, dass es in Europa vor 13.000 Jahren zu einem extremen Umschwung im Klima kam, der Flora und Fauna grundlegend verändert hat. Dieser Kälteeinbruch wurde benannt nach einer arktischen Pflanze und heißt Dryas-Kaltzeit. Es hat also irgendwie alles gepasst und alle waren glücklich: Die Erklärung für die Dryas-Kaltzeit war mit dem Hiawatha-Krater gefunden. 

Ganz so einfach ist die Sache dann leider doch nicht. Denn nun haben Forscher noch mal einige Mineralkristalle aus dem Krater genauer unter die Lupe genommen. Die untersuchten Kristalle wurden von Schmelzwasser aus dem Kraterbereich an den Rand des Gletschers geschleppt. Und das Ergebnis von deren Untersuchung hat alle Hypothesen über den Haufen geworfen.

Wie alt ist der Hiawatha-Krater? 

Durch eine geochemische Analyse der herausgespülten Kristalle und einer Messung des radioaktiven Zerfalls ihrer Isotopen gelang man zu einem relativ eindeutigen Ergebnis: Der Krater ist nicht 13.000 Jahre alt, sondern 58 Millionen Jahre. Man hatte sich vorher also ganz leicht verschätzt. Vielleicht fragt Ihr euch jetzt, wie man das Alter so genau feststellen kann. Einige der untersuchten Kristalle, genau genommen Zirkonkristalle, wiesen lineare Bruchmuster auf, die als Beleg dafür dienen, dass sie aus der Zeit des Einschlags stammen. Im Zirkon sind Spuren von radioaktivem Uran enthalten, dessen Zerfall in Blei eine genaue Datierung der Proben ermöglicht. 

Der Hiawatha-Gletscher aus der Luft

Der Einschlag des Hiawatha-Meteors geschah also zu einer Zeit, als die Menschen noch nicht mal annäherungsweise auf der Bildfläche der Evolution aufgetaucht waren. Damals war es viel wärmer und Grönland war übersät von dichten Wäldern, von der heutigen Eiswüste keine Spur. Vermutlich lebten dort damals viele prähistorische Lebewesen, deren Tag von dem Einschlag dann ziemlich vermiest wurde. Der Meteorit traf demnach nämlich nicht auf eine dicke Eisschicht, sondern schlug direkt in den Erdboden ein und das muss wohl so die Energiemenge von mehreren Millionen Hiroshima-Atombomben entsprochen haben.

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Das neu datierte Datum für den Krater ist natürlich auch ein ziemlicher Schlag für die Vertreter der Dryas-Hypothese. Der Meeresgeologe James Kennett von der University of California, der einer der führenden Vertreter der Dryas-Hypothese war, gibt jetzt klein bei und sagt: “Das ältere Datum für den Krater ist eine Überraschung. Aber die neuen Forschungsergebnisse liefern ein sehr überzeugendes Argument… Ich glaube jetzt nicht mehr, dass es mit der Dryas-Kaltzeit zusammenhängt.”

Ein schönes Beispiel dafür, wie Wissenschaft funktionieren sollte. Man forscht an verschiedenen Hypothesen, klammert aber nicht verbissen daran, sondern ist immer bereit, sich durch neue Fakten umstimmen zu lassen und freut sich sogar über neue Erkenntnisse. Und natürlich – wie könnte es anders sein – sprießen jetzt neue Hypothesen aus dem Boden. 

Hat der Einschlag für ein weltveränderndes geologisches Ereignis gesorgt?

Wenn der Einschlag vor 58 Millionen Jahren stattfand, könnte er dann für ein anderes weltveränderndes geologisches Ereignis verantwortlich sein? Einige an der neuen Altersbestimmung beteiligten Forscher sind da skeptisch und sagen, dass der anderthalb bis zwei Kilometer große Meteorit, der Hiawatha verursachte, zwar regional verheerend gewesen sei, aber es keine Anzeichen dafür gebe, dass die Staubwolke und die Brände, die dem Einschlag gefolgt sein könnten, das globale Klima vor 58 Millionen Jahren gestört haben könnten. Es gibt aber auch andere Meinungen. Sidney Hemming, Geochemikerin an der Columbia University, hat eine interessante Idee. Vor 55,8 Millionen Jahren ereignete sich das sogenannte Paläozän-Eozän-Temperaturmaximum. 

Das Paläozän-Eozän-Temperaturmaximum bezeichnet einen weltweiten Temperaturanstieg, der etwa 100.000 bis 200.000 Jahre andauerte, geologisch gesehen ist das relativ kurz. Die globale Durchschnittstemperatur stieg um sechs bis acht Grad. Vor 58 Millionen Jahren schlug der Hiawatha-Meteorit ein, vor 55,8 Millionen Jahren begann ein globaler Temperaturanstieg. Wäre doch gelacht, wenn man die dazwischen liegenden 2,2 Millionen Jahre nicht wegoptimieren könnte, um eine spektakuläre wissenschaftliche Hypothese aufstellen zu können. Genau das schlägt Sidney Hemming vor, die sagt, dass man sich mit den genauen Zeitangaben nicht so sicher sein könnte und dass der Hiawatha-Einschlag doch die Ursache für das Paläozän-Eozän-Temperaturmaximum sein könnte. Aber Stand der Dinge jetzt muss man einfach sagen, dass es weiterhin ein absolutes Rätsel ist, ob und wenn ja, welche Auswirkungen der Hiawatha-Einschlag auf die Umwelt hatte. Das Ganze ist also irgendwie eine Art geologischer Kriminalfall und es bleibt spannend.

Wollt Ihr mehr über den spannenden Hiawatha-Krater erfahren? Dann klickt mal das Video an:

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