Der Asteroid Ryugu, gesehen von der japanischen Raumsonde Hayabusa2 am 26. Juni 2018 (Bildnachweis: JAXA, Universität Tokio, Universität Kochi, Rikkyo Universität, Nagoya Universität, Chiba Institute of Technology, Meiji Universität, Universität Aizu, AIST)
Proben des erdnahen Asteroiden Ryugu haben Hinweise auf ein ursprüngliches Magnetfeld ergeben, das Asteroiden, Planeten und Monde in unserem Sonnensystem wachsen ließ.
Die Analyse von drei Körnern, die von der japanischen Hayabusa2-Mission im Jahr 2020 zur Erde zurückkehrten, ergab Hinweise auf ein uraltes Magnetfeld, das in den geologischen Aufzeichnungen des Asteroiden erhalten geblieben ist, wie eine neue Studie berichtet.
„Dieses Nebelfeld verschwand etwa drei bis vier Millionen Jahre nach der Entstehung des Sonnensystems, und wir sind fasziniert von der Frage, welche Rolle es bei der frühen Planetenentstehung gespielt hat“, sagte der Hauptautor Elias Mansbach, ein Postdoktorand an der Universität Cambridge in England, in einer Erklärung. „Aber wie weit sich dieses Magnetfeld ausdehnte und welche Rolle es in weiter entfernten Regionen spielte, ist immer noch ungewiss, weil es nicht viele Proben gibt, die uns etwas über das äußere Sonnensystem sagen könnten.
Astronomen gehen davon aus, dass sich Ryugu vor fast vier Milliarden Jahren in den äußeren Bereichen des Sonnensystems gebildet hat und dann näher an die Sonne herangerückt ist, um sich schließlich auf seiner jetzigen Umlaufbahn zwischen Erde und Mars niederzulassen. Das bedeutet, dass der Asteroid relativ unberührt von Prozessen geblieben ist, die geologische und magnetische Aufzeichnungen verändern oder auslöschen, wie z. B. starke Hitze oder Kollisionen, wodurch hypothetisch alle alten magnetischen Signaturen erhalten geblieben sind.
Um das Vorhandensein eines Magnetfeldes festzustellen, wurden Proben von Ryugu in ein Gerät namens Magnetometer gelegt, das die Stärke und Richtung der Magnetisierung einer Probe misst. Wenn die Körner ein bestimmtes Muster oder eine bestimmte Stärke der Magnetisierung aufweisen, deutet dies darauf hin, dass sie irgendwann in ihrer Geschichte einem Magnetfeld ausgesetzt waren, so dass die Wissenschaftler feststellen können, ob bei der Entstehung des Asteroiden ein altes Magnetfeld vorhanden war.
Das Forschungsteam wandte dann ein magnetisches Wechselfeld an, um jede Probe schrittweise zu entmagnetisieren, was dazu beiträgt, das in den Partikeln gespeicherte ursprüngliche magnetische Signal zu lokalisieren. Dieser Prozess, der als progressive Entmagnetisierung bezeichnet wird, entfernt schwächere, jüngere magnetische Abdrücke und lässt nur die stärkste, älteste Magnetisierung intakt, was klarere Hinweise auf alte magnetische Bedingungen im frühen Sonnensystem liefert.
„Wie bei einem Kassettenrekorder spulen wir die magnetische Aufzeichnung der Probe langsam zurück“, erklärt Mansbach. „Wir suchen dann nach konsistenten Trends, die uns sagen, ob sie sich in einem Magnetfeld gebildet hat.
Unser Sonnensystem bildete sich aus einer dichten Gas- und Staubwolke, die zu einer wirbelnden Materiescheibe kollabierte, von der der größte Teil zum Zentrum der Scheibe zog – das schließlich zur Sonne wurde – während der Rest ein wirbelnder Nebel aus ionisiertem Gas blieb.
Wissenschaftler vermuten, dass zwischen der neu entstandenen Sonne und den wirbelnden äußeren Gasen ein Magnetfeld bestand. Dieses Feld trug wahrscheinlich dazu bei, dass die Materie in das Sonnensystem getrieben wurde, wo sie sich zu Planeten, Asteroiden und Monden formte.
Das Studienteam analysierte drei vom Asteroiden Ryugu zurückgekehrte Partikel. Sie fanden heraus, dass die magnetische Aufzeichnung dieses Materials mit der Entstehung in einem Null- oder sehr schwachen Feld übereinstimmt, das weniger als drei Millionen Jahre nach der Entstehung des Sonnensystems vorhanden war.
„Darüber hinaus überprüfen wir frühere paläomagnetische Berichte von drei anderen Meteoriten aus der Ferne und zeigen, dass zu dieser Zeit tatsächlich ein Feld vorhanden war, wenn auch ein schwaches (10-mal schwächer als das Feld der Erde)“, schreiben sie in ihrer Arbeit, die am 6. November in der Zeitschrift AGU Advances veröffentlicht wurde.
Artist’s conception of the dust and gas surrounding a newly formed planetary system. (Bildnachweis: NASA)
Die Analyse dieser drei Meteoriten und der Ryugu-Proben deutet auf die Existenz eines schwachen Magnetfeldes hin. Trotz seiner Schwäche war dieses Feld wahrscheinlich stark genug, um einen Massentransfer mit ähnlichen Raten wie im inneren Sonnensystem zu ermöglichen, so die Forscher.
„Wir zeigen, dass es überall, wo wir jetzt hinschauen, eine Art Magnetfeld gab, das dafür verantwortlich war, Masse dorthin zu bringen, wo sich die Sonne und die Planeten bildeten“, sagte der Mitautor der Studie, Benjamin Weiss, Professor für Erd- und Planetenwissenschaften am MIT, in der gleichen Erklärung „Das gilt jetzt auch für die Planeten des äußeren Sonnensystems.“
Das Team beabsichtigt, anhand von Proben von Bennu, einem anderen erdnahen Asteroiden, nach weiteren Beweisen für entfernte Magnetfelder in Nebeln zu suchen. Diese Proben wurden von der OSIRIS-REx-Mission der NASA im September 2023 nach Hause gebracht.
„Bennu weist viele Ähnlichkeiten mit Ryugu auf, und wir erwarten mit Spannung die ersten Ergebnisse dieser Proben“, sagte Mansbach.
