Das Fehlen feinen Regoliths auf dem Asteroiden (162173) Ryugu

• Antragsteller: Dr. Maximilian Hamm
• Fachliche Zuordnung: Astrophysik und Astronomie ; Geodäsie, Photogrammetrie, Fernerkundung, Geoinformatik, Kartographie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 497966340

Die japanische Hayabusa2-Mission untersuchte den erdnahen Asteroiden (162173) Ryugu. Als Teil dieser Mission wurde das europäische Landemodul „MASCOT“ auf der Oberfläche Ryugus abgesetzt, um diese detailliert zu untersuchen. Anders als aus teleskopischen Beobachtungen abgeleitet, hat Hayabusa2 gezeigt, dass die Oberfläche dieses Asteroiden mit dezimeter- bis metergroßen Steinen bedeckt ist. Millimeter- bis zentimetergroße Partikel treten sehr viel seltener auf als erwartet. Ebenso zeigten die globalen Messungen der Infrarotkamera der Hayabusa2-Sonde und die Infrarotmessungen durch das MARA-Radiometer des MASCOT-Landemoduls keinerlei Anzeichen von Staub. Dieser scheint entweder vollständig zu fehlen oder sich in wenigen Stellen, z.B. in Rissen oder Poren, zu sammeln. Ähnliche Beobachtungen wurden auf den Asteroiden (25143) Itokawa und (101955) Bennu gemacht. Alle drei Asteroiden sind „rubble-piles“, d.h. Agglomerate aus Gesteinsbrocken, die lose durch Gravitation zusammengehalten werden, und alle drei sind kleiner als 1 km im Durchmesser. Die Prozesse, die für das Fehlen von Staub auf diesen Asteroiden verantwortlich sein könnten, sind derzeit unbekannt und umstritten.In dem vorliegenden Projekt wollen wir am Beispiel Ryugus, verschiedene mögliche Prozesse systematisch untersuchen. Der große, für uns verfügbare Datensatz der Hayabusa2-Mission bietet dafür eine einzigartige Gelegenheit. Das Projekt ist in vier Abschnitte unterteilt: Zunächst wollen wir anhand der Infrarotdaten abschätzen wie viel Staub maximal auf der Oberfläche gehalten werden kann. Dann wollen wir die Plasma-Umgebung um Ryugu simulieren und abschätzen, ob Staubteilchen auf Ryugu durch Photoemission und Interaktion mit dem Sonnenwind aufgeladen und von der Oberfläche entfernt werden können. Dieser Prozess wird häufig als Grund für das Fehlen von Staub auf Ryugu genannt, wurde jedoch noch nicht für Ryugu untersucht. Im Anschluss wollen wir mit einem thermomechanischen Modell untersuchen, welchen Spannungen das Oberflächenmaterial durch die sich stark unterscheidenden Tag- und Nachttemperaturen ausgesetzt wird. Diese Spannungen im Material können zu thermo-mechanischer Ermüdung führen und Regolith produzieren. Zuletzt wollen wir die Simulation auf andere Orbits, Asteroidengrößen und Materialeigenschaften erweitern, um Rückschlüsse auf Asteroiden in verschiedenen Bereichen des Sonnensystems zu ziehen.Unser Projekt ergänzt aktuelle Arbeiten, die sich auf die Veränderung der Oberfläche Ryugus durch Einschläge anderer Asteroiden und interplanetarer Staubkörner konzentrieren. Dabei können wir auf den einzigartigen Datensatz der Hayabusa2-Mission zurückgreifen und sind nicht auf theoretische Modellierung beschränkt. Die Beantwortung der Frage, warum so wenig Staub und feiner Regolith auf Ryugu gefunden wurde ist wichtig um von dem jetzigen, beobachtbaren Zustand der Asteroiden Rückschlüsse auf ihre Entstehung im frühen Sonnensystem zu ziehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Japan, USA
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Hsiang-Wen Hsu, Ph.D.; Dr. Jamie Molaro; Hiroki Senshu, Ph.D.