4. Physikalische Eigenschaften


4.1 Größe und Form

Asteroiden besitzen sehr unterschiedliche Abmessungen und Formen. Der Größenbereich reicht von wenigen Metern (bspw. 1991 BA) bis ca. 1000 km (bspw. (1) Ceres). Nach (Spohn et al., 2014) besitzt der größte bekannte NEO, (1036) Ganymed, einen Durchmesser von 38,5 km. Die Form der Asteroiden ist hauptsächlich von der Gravitation eines Objektes abhängig. Während große Objekte eine Kugelgestalt ausbilden konnten, weisen kleinere Objekte gestreckte Formen auf. Kleine Asteroiden wurden nicht durch gravitative Prozesse geformt (Bennett et al., 2009). Diese Objekte haben ihre ursprüngliche Form der Akkretion beibehalten oder es handelt sich um kleinere Bruchstücke von größeren Körpern. Einige Asteroiden erhalten ihre Form auch durch andere Prozesse: Der Asteroid (66391) Moshup erhält seine Form durch eine schnelle Rotation. Die gravitativen Kräfte dieses Objektes sind im Vergleich zu den auftretenden Zentrifugalkräften schwach und das Material wird von den Polen zum Äquator gedrückt. Der Asteroid (216) Kleopatra erinnert mit seiner Form an einen Hundeknochen. Bei diesem Asteroiden ist die lange Seite etwa viermal länger als die Kurze. Ein Grenzfall stellt der Asteroid (4) Vesta dar. Dieser ist nicht nur mit einem Durchmesser von 516 km der drittgrößte Asteroid ((1) Ceres einbezogen) des Sonnensystems, sondern war einst vollständig aufgeschmolzen und konnte so eine Kugelgestalt annehmen. Diese Kugelgestalt ist heute jedoch durch einen großen Impaktkrater am Südpol gestört (Spohn et al., 2014).

4.2 Masse, Dichte, Porosität und Rotation

Genau wie Größe und Form stark variieren können, variieren auch die Masse und die Dichte der Asteroiden stark. Ich möchte daher im Folgenden auf drei Asteroiden genauer eingehen: Der eben als Beispiel herangezogene Asteroid (4) Vesta, besitzt eine Masse von 2,7 E20 kg und eine mittlere Dichte von 3,6 g/cm^3 (Zimmermann & Weigert 1999). Der Asteroid (433) Eros besitzt nach Spohn et al. (2014) eine Dichte von 2,67 g/cm^3. Die Masse von (433) Eros beträgt 6,69 E15 kg (Williams, 2019). Die Masse des Asteroiden (253) Mathilde beträgt 103,3 E15 kg (Williams, 2019). (253) Mathilde besitzt jedoch nach Spohn et al. (2014) auf der Oberfläche einen Einschlagskrater, der - bezogen auf seine Größe - den gesamten Asteroiden hätte vollständig zerstören müssen. Aus dieser Beobachtung resultiert, dass ein Großteil der Energie des Einschlages von (253) Mathilde absorbiert wurde. Bei einer vergleichbaren Dichte wie (4) Vesta oder (433) Eros, wäre dies unmöglich und Bennett et al. (2009) geben für diesen Asteroiden lediglich eine Dichte von 1,5 g/cm^3 an. (253) Mathilde ist daher eher als ein schwach zusammengehaltener Gesteinshaufen, als ein massiver Körper zu verstehen und konnte so die Energie des Einschlages absorbieren ohne auseinander zu brechen.

 

Asteroiden scheinen generell geringere Dichten als die auf der Erde gefundenen Meteoriten zu besitzen. Daraus lässt sich hauptsächlich ableiten, dass die Porosität dieser Körper deutlich höher ist, als es die Meteoriten vermuten lassen. Diese erhöhte Porosität ist darauf zurückzuführen, dass nur die großen Asteroiden mit Durchmesser über 300 km ihren ursprünglichen Aufbau beibehalten haben, während die kleineren Asteroiden durch andauernde Zusammenstöße zersplittert sind. Waren die gravitativen Kräfte der Fragmente in der Trümmerwolke groß genug, konnten sich die einzelnen Körper wieder zu einem losen Haufen, ähnlich wie (253) Mathilde oder (66391) Moshup, verbinden. In solchen Asteroiden können große Brüche und Hohlräume auftreten. Zudem treten interne Brüche und hohe Porositäten auch in den Bruchstücken früherer, größerer Asteroiden auf. (Spohn et al., 2014). Die Abweichung der mittleren Dichte der Asteroiden und Meteoriten ist dadurch erklärt, dass wir auf der Erde i.d.R. nur ein bzw. mehrere Fragmente des Asteroiden finden.

 

Nach Zimmermann & Weigert (1999) liegen die Rotationsperioden der Asteroiden im Bereich von wenigen Stunden bis einiger Tage. Der im Unterkapitel 4.1 als Beispiel herangezogene Asteroid (66391) Moshup, besitzt eine Rotationsperiode von lediglich 2,8 h bei einem Äquatorialdurchmesser von 1,5 km (Spohn et al., 2014).