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Asteroiden-Crashtest: Forscher beschießen Mini-Erde im Labor

Von Jens Kitzler

Ein Asteroid stürzt auf die Erde, vernichtet das menschliche Leben - eine Horrorvision. Doch wie schlimm wäre ein Einschlag auf der Erde wirklich? Forscher machen jetzt den Crashtest: Mit einer Riesenkanone feuern sie im Labor auf eine simulierte Erdkugel.

Es klingt eigentlich ganz beruhigend, wenn sich ein bedrohliches Objekt 539.000 Kilometer von einem entfernt befindet.

Aus astronomischer Sicht allerdings ist diese Distanz winzig. Eine Haaresbreite. Und so gab es einige Aufmerksamkeit, als Ende Januar der Asteroid "2007 TU24" nur knapp an der Erde vorbei flog. Horrorvisionen wie der Hollywood-Film "Deep Impact" kamen da manchem ins Gedächtnis, in dem ein Kometeneinschlag halb Amerika vernichtet. Oder "Armageddon", wo Bruce Willis als Held eine Atombombe in einen Kometen stopft, der auf die Erde zu stürzen droht.

Was aber, wenn "2007 TU24" wirklich auf die Erdoberfläche aufgeschlagen hätte?

Die Antwort auf diese Frage kann die Wissenschaft erst seit kurzem geben: Der maximal 600 Meter große Brocken hätte ein Loch von zwölf Kilometern Durchmesser und vier Kilometern Tiefe gerissen. Eine Stadt von der Größe Münsters könnte komplett darin verschwinden.

Diese Dimensionen lassen sich jetzt aus Daten hochrechnen, die in einem Experiment des Freiburger Ernst-Mach-Institutes ( EMI) für Kurzzeitdynamik ermittelt wurden. Dort haben Wissenschaftler mit einer europaweit einzigartigen Leichtgas-Beschleunigungsanlage künstliche Mini-Meteoriten auf einen Block Sandstein geschossen, der die Erdoberfläche simuliert.

Die ersten Test-Projektile, von komprimiertem Gas angetrieben, schlugen Krater von 20 bis 30 Zentimetern Durchmesser in den Stein - obwohl sie selbst nur einen Durchmesser von einem Zentimeter besaßen.

Für Zwischenfälle mit echten Meteoriten keine sehr beruhigende Aussicht.

Die 40 Meter lange Riesenkanone der Kurzzeitdynamiker steht im sonst eher lauschigen Weinort Efringen-Kirchen bei Freiburg, wo sich eine Außenstelle des Ernst-Mach-Instituts befindet. Die Anlage kann Objekte theoretisch auf Geschwindigkeiten von 35.000 Kilometer pro Stunde beschleunigen. "Das sind mit die höchsten Geschwindigkeiten, die auf der Erde erzeugt werden können", sagt Klaus Thoma, Leiter des EMI, das zum Fraunhofer-Verbund gehört.

Wie entstehen Meteoritenkrater?

Die Wissenschaftler wollen Asteroideneinschläge künftig in einem größeren Projekt erforschen - parallel an mehreren Einrichtungen in ganz Deutschland. Gegen Jahresmitte entscheidet die Deutsche Forschungsgesellschaft (DFG) über die Fördergelder. Bisher nutzen vor allem Wissenschaftler des Museums für Naturkunde der Berliner Humboldt-Universität die Resultate der Tests aus Freiburg. "Wir wollen wissen, wie Meteoritenkrater entstehen", sagt Geophysiker Kai Wünnemann.

Ihn und seinen Kollegen Thomas Kenkmann interessiert, was im Moment des Einschlags passiert, dem sogenannten Impakt. Der erfolgt mit kaum vorstellbarer Gewalt: "Echte Meteoriten erreichen die Erde im Schnitt mit einer Geschwindigkeit von 20 Kilometern pro Sekunde", sagt Wünnemann. Das entspricht 72.000 Stundenkilometern.

Trifft so ein Geschoss auf die Erde, komprimiert es das Gestein am Aufschlagsort und schmilzt es unter hohem Druck und enormer Hitze. Nach allen Seiten breiten sich Schockwellen aus - sie sind es, die den Krater erzeugen. Bisher konnte man nur versuchen, das nachträglich anhand echter Einschläge nachzuvollziehen, etwa an Kratern wie dem Nördlinger Ries in Deutschland oder dem Barringer-Krater in Arizona. Dass Letzterer fast 50.000 Jahre alt ist, macht die Untersuchungen nicht gerade einfacher.

Den Aufprall eines Asteroiden konnte bisher noch niemand direkt beobachten. Das soll nun mit der Impakt-Kanone der Freiburger funktionieren - zwar in kleinem Maßstab, dafür aber in Echtzeit. "Im Labor kann man das sauber und klar definiert messen", sagt EMI-Leiter Thoma. Akustische und elektrische Sensoren messen, was im Moment des Knalls passiert. Kameras machen den Einschlag sichtbar, sie können Bilder mit Belichtungszeiten von bis zu einer Millionstelsekunde knipsen.

Wer stoppt Asteroiden?

Mit den gewonnenen Daten wollen die Forscher der Humboldt-Universität eine Software programmieren, mit der sich Einschläge und ihre Folgen am Computer berechnen lassen. So sollen existierende Modelle präzisiert werden, wie sie im Earth Impact Effects Program der University of Arizona aufgestellt wurden. Das dortige Lunar and Planetary Laboratory bietet im Internet sogar einen Online-Rechner, der nach Eingabe von Größe, Dichte und Geschwindigkeit eines heranrasenden Asteroiden trocken vorrechnet, wie die Apokalypse ablaufen wird. Einen ähnlichen Einschlagskalkulator bietet das Programm Crater dreier deutscher Unis.

Die Folgeschäden haben die Amerikaner aus Daten von Atomwaffentests und aus kalifornischen Erdbeben hochgerechnet. Um die Kraterbildung zu verstehen, hat man auch in Arizona Einschläge per Kanone simuliert. Mit schwächeren Anlagen allerdings, und geschossen wurde auf eine Oberfläche aus Sand. Richtiges Sedimentgestein dagegen, wie es jetzt bei den Versuchen des Freiburger EMI verwendet wird, soll mit seinen fest miteinander verbackenen Kleinstteilen eine planetare Oberfläche deutlich besser repräsentieren. "Experimente dieser Größenordnung mit komplexen Targets, wie sie auch in der Natur vorkommen, sind bisher kaum durchgeführt worden", sagt Kai Wünnemann. "Und eine systematische Untersuchung fehlt vollkommen."

Es sei "nicht auszuschließen, ja sogar wahrscheinlich", dass irgendwann wieder ein großer Meteorit die Erde erreiche, sagt der Berliner Geophysiker. "Wir können mit unseren Ergebnissen dann besser kalkulieren, was die Folgen sind."

Wie man die Erde lieber gleich vor einem Einschlag bewahren könnte, ist allerdings wieder ein ganz anderes Forschungsgebiet. "Wir würden natürlich zuerst Bruce Willis anrufen", sagt Wünnemann und grinst.

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Crashtest: Einschlag auf der Mini-Erde

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