Die am weitesten entfernte Planetenerkundung in der Geschichte erforderte viel sorgfältige Planung und Vorbereitung sowie ein wenig Glück.
"Wir gerieten in Panik, als wir 2013 ankamen, insbesondere Ende 2013", sagt Hal Weaver, Projektwissenschaftler bei der Mission New Horizons in Pluto und darüber hinaus. "Wir stellten fest, 'Oh mein Gott, wir haben das nächste Ziel für New Horizons noch nicht gefunden.'"
Im Juni 2014 kam das Hubble-Weltraumteleskop zur Rettung und entdeckte einen kleinen Lichtpunkt, der sich langsam über den Himmel in der Region bewegte, in der sich das Raumschiff New Horizons befand. Die Mission, die in erster Linie darauf abzielte, Pluto zu erforschen und zu charakterisieren, bot die einmalige Gelegenheit, ein weiteres planetarisches Objekt in der fernen „dritten Region“ des Sonnensystems, dem Kuipergürtel, zu suchen. New Horizons wurde im Januar 2006 gestartet und näherte sich Pluto erst mehr als neun Jahre später im Juli 2015 am nächsten. Wenn das Team kein neues Ziel für das Raumschiff finden konnte, würde es wahrscheinlich Jahrzehnte dauern, bis ein anderes Raumschiff es könnte genehmigt, gebaut und in die äußeren Bereiche des Sonnensystems geflogen werden.
"Es wird so lange dauern, bis eine weitere Mission da draußen ist. Wir fühlen uns in der Verantwortung, sicherzustellen, dass wir unter jeden Stein schauen", sagt Weaver.
Jetzt wurde das Zielobjekt, bekannt durch seine Bezeichnung vom Minor Planet Center, 2014 MU69, zum ersten Mal enthüllt. Der entfernte Planetenkörper ist ein zweilappiger Kontakt-Binärkörper, dh es waren früher zwei Objekte, die sich getrennt gebildet und dann sehr sanft miteinander kollidiert und miteinander verschmolzen haben. Die größere Keule ist etwa dreimal so groß wie die kleinere, und 2014 hat MU69 einen rötlichen Farbton, der vermutlich auf die Strahlung im äußeren Sonnensystem zurückzuführen ist. Aus den frühen Bildern geht das Team davon aus, dass das Objekt möglicherweise mit Merkmalen wie Hügeln, Kämmen und Hochebenen bedeckt ist. 2014 MU69 dreht sich etwa alle 15 Stunden einmal und scheint exotische Eisarten wie Stickstoff oder Methan zu enthalten. Dies wird von Wissenschaftlern bestätigt, sobald weitere Daten über die Zusammensetzung des 2014 MU69 die Erde erreichen.
Das erste Farbbild von Ultima Thule, das am 1. Januar 2019 um 16.08 Uhr Weltzeit in einer Entfernung von 137.000 Kilometern aufgenommen wurde, hebt seine rötliche Oberfläche hervor. Links sehen Sie ein verbessertes Farbbild, das von der MVIC (Multispectral Visible Imaging Camera) aufgenommen wurde und durch Kombination der Kanäle für nahes Infrarot, Rot und Blau erzeugt wurde. Das vom Long-Range Reconnaissance Imager (LORRI) aufgenommene mittlere Bild hat eine um etwa den Faktor fünf höhere räumliche Auflösung als MVIC. Rechts wurde die Farbe auf das LORRI-Bild gelegt, um die Farbgleichmäßigkeit der Ultima- und Thule-Lappen zu zeigen. (NASA / Johns Hopkins University Labor für Angewandte Physik / Southwest Research Institute) Alan Stern, Principal Investigator der New Horizons Mission und Smithsonian Ingenuity Award Winner, sagte auf einer Pressekonferenz im Applied Physics Laboratory der Johns Hopkins University, dass die Begegnung mit 2014 MU69 "ein technischer Erfolg war, der über alle bisherigen Versuche im Weltraumflug hinausgeht."
"Es ist wirklich nur so groß wie in Washington, DC", sagt Stern über die MU69 von 2014, die ungefähr 34 Kilometer lang ist. „Und es ist ungefähr so reflektierend wie Schmutz der Sorte Garden und wird von einer Sonne beleuchtet, die 1.900 Mal schwächer ist als draußen an einem sonnigen Tag hier auf der Erde. Wir haben es also mit 32.000 Meilen pro Stunde im Dunkeln gejagt. “
2014 wurde MU69 vom New Horizons-Team Ultima Thule genannt, ein lateinischer Ausdruck, der von den Römern verwendet wird, um unerforschte Regionen im Norden und allgemeiner eine Region zu beschreiben, die außerhalb der bekannten Welt liegt. Der Ausdruck wurde von Virgil im Gedicht Georgics verwendet, und der Begriff „Thule“ hat eine lange literarische Geschichte und taucht in Werken wie James Thompsons Gedicht „Autumn“ von 1730 auf, das im ersten Kapitel von Charlotte Brontes Roman Jane Eyre zitiert wird. Versionen von "Ultima Thule" erscheinen auch im Gedicht "Traumland" von Edgar Allan Poe und in den Werken von Vladimir Nabokov.
Die Wendung und der Spitzname für 2014 MU69 stießen jedoch auf Kritik, da „Ultima Thule“ auch im frühen Nationalsozialismus eine mythische Region war, die von der deutschen okkultistischen Thule-Gesellschaft verwendet wurde, um ein verlorenes Land zu beschreiben, das der Geburtsort der „arischen Rasse“ war. "Ultima Thule" ist ein inoffizieller Spitzname für 2014 MU69, und nachdem das Objekt untersucht und charakterisiert wurde, kann die Internationale Astronomische Union damit beginnen, dem Objekt einen offiziellen Namen zu geben.
"Der Begriff Ultima Thule, der sehr alt ist, viele Jahrhunderte alt, möglicherweise über 1.000 Jahre alt, ist ein wunderbares Mem für die Erforschung, und deshalb haben wir ihn gewählt", sagte Stern auf der Pressekonferenz, als er nach dem Spitznamen gefragt wurde. "Und ich würde sagen, nur weil einige Bösewichte diesen Begriff einst mochten, werden wir nicht zulassen, dass sie ihn entführen."
Während der Pluto-Vorbeiflug eine bemerkenswerte Welt aktiver Geologie mit fließenden Gletschern aus exotischem Eis wie Kohlenmonoxid und Methan und hohen Bergen aus Wassereis enthüllte, soll der MU69 2014 ein Fenster in die Geschichte und Entwicklung des Sonnensystems selbst bieten . 2014 MU69 ist ein sogenanntes klassisches Objekt des Kuiper-Gürtels. Es handelt sich um eisige und felsige Körper jenseits der Umlaufbahn von Neptun mit relativ kreisförmigen Umlaufbahnen, was bedeutet, dass sie im Gegensatz zu Pluto niemals die Umlaufbahn von Neptun überqueren. In dieser großen Entfernung, zwischen etwa 40 und 50 Astronomischen Einheiten oder etwa 3, 5 bis 4, 5 Milliarden Meilen von der Sonne entfernt, bilden klassische Objekte des Kuipergürtels eine unglaublich primitive Population, die seit Beginn des Sonnensystems praktisch unverändert geblieben ist.
„Aufgrund der aktuellen Umlaufbahn von [2014 MU69] glauben wir, dass es seit 4, 6 Milliarden Jahren in dieser Position ist. In diesem Fall wurde es seit seiner Gründung tief gefroren“, sagt Weaver.
Die Tatsache, dass das Objekt eine Kontaktbinärdatei ist, ermöglicht es Wissenschaftlern, weiter zu untersuchen, wie Material zu Objekten wie 2014 MU69 aggregiert und weiter wächst und vollständige Planeten bildet. "Es ist wirklich erfreulich, diese nahezu perfekt geformten Kontakt-Binärdateien in ihrem natürlichen Lebensraum zu sehen", sagt Jeff Moore, Leiter des Teams für Geologie und Geophysik bei New Horizons. „Die Menschen haben lange Zeit darüber spekuliert, wie sich die ursprünglichen Klumpen zu so genannten Planetesimalen zusammenfügen, die wiederum die Planeten bilden. Aber es ist äußerst erfreulich zu sehen, welche Dinge mit den Erklärungen und Theorien übereinstimmen, die wir für die Form dieser Dinge hatten. “
Eine Darstellung des Entstehungsprozesses eines binären Kontaktobjekts. (NASA / JHUAPL / SwRI / James Tuttle Keane) Mehr als 4 Milliarden Meilen von der Sonne entfernt, dient MU69 2014 als eine Art Überbleibsel des ursprünglichen Materials, aus dem das Sonnensystem gebildet wurde. Stern nannte 2014 MU69, "wahrscheinlich die beste Zeitkapsel, die wir je hatten, um unser Sonnensystem zu verstehen."
Bis in die 1990er Jahre war nicht bekannt, dass die Region jenseits von Neptun nicht leer ist, sondern mit Hunderttausenden von Objekten in einer bestimmten Zone des Sonnensystems, dem heutigen Kuipergürtel, befüllt ist, der nach dem niederländisch-amerikanischen Astronomen Gerard Kuiper benannt wurde, der dies voraussagte die Existenz der Region Jahrzehnte zuvor. Die Entdeckung von Eris im Jahr 2003, einem Zwergplaneten im Kuipergürtel, der ungefähr so groß ist wie Pluto, hat die Bedeutung dieser dritten Region und ihren Einfluss auf die Bildung und Entwicklung all dessen, was die Sonne umkreist, deutlich gemacht.
Während man sich leicht vorstellen kann, wie sich die Planeten im Sonnensystem in ihren heutigen Umlaufbahnen bilden, wissen die Astronomen jetzt, dass dies nicht der Fall war. Die Riesenplaneten wanderten nach innen und nach außen, als das Sonnensystem Gestalt annahm, die Umlaufbahnen von allem anderen beeinflusste und sogar einige Objekte vollständig aus dem Sonnensystem auswarf.
"In den ersten zehn Millionen Jahren der Geschichte des Sonnensystems geraten Jupiter und Saturn in diesen seltsamen Tanz, der auf den Umlaufbahnen aller Riesenplaneten viel Chaos verursachte", sagt Weaver. „Jupiter ist vielleicht fast so nahe wie die Umlaufbahn des Mars gekommen und dann wieder rausgegangen. Wir denken, dass Neptun und Uranus tatsächlich Plätze gewechselt haben. … Und das hat den Topf im Sonnensystem aufgerührt und schließlich zu dem geführt, was wir heute haben. “
Während sich der Topf rührte, glauben Astronomen, dass einige Objekte im Kuipergürtel wie 2014 MU69 auf elliptischen Bahnen, die nahe der Sonne verlaufen, nach innen geworfen wurden, bevor sie in ferne Gebiete zurückflogen. Heute nennen wir diese Objekte Kometen. Wenn man sich der Sonne nähert, erwärmt sich das Eis in der Nähe der Oberfläche und sublimiert in Gas. Es bildet ein „Koma“ oder eine Gaskugel, die den felsigen Kern des Kometen umgibt und als Kern bezeichnet wird.
"Jedes Mal, wenn wir Kometen sehen, müssen wir uns daran erinnern, dass es sich um Post-Toasties handelt", sagt Moore. „Sie wurden von der Sonne gebraten und geknistert und sind stark beschädigte Beispiele ehemaliger Objekte des Kuipergürtels. Die Möglichkeit, ein unberührtes Kuiper Belt-Objekt zu sehen, zeigt uns nun, dass sich tatsächlich Kontaktbinärdateien bilden, und wenn wir Kometen sehen, sehen wir möglicherweise kleinere Versionen von sehr stark beschädigten Kontaktbinärdateien. “
Gegenwärtig hat das Wissenschaftsteam vor Ort nur etwa ein Prozent der in New Horizons gespeicherten Daten erhalten. Das Raumschiff wird in den nächsten 20 Monaten Daten zur Erde senden und dabei mehr über die Topographie und Zusammensetzung des MU69 von 2014 erfahren. In der Zwischenzeit wird New Horizons seinen Flug mit 30.000 Meilen pro Stunde zum Rand des Sonnensystems fortsetzen - aber die Tage der Erkundung sind noch nicht vorbei.
"Das Raumschiff ist in bester Gesundheit", sagt Stern und fügt hinzu, dass New Horizons in seinem thermoelektrischen Radioisotopengenerator (RTG) genug Leistung hat, um weitere 15 bis 20 Jahre zu funktionieren. Das Fahrzeug kann den wissenschaftlichen Betrieb bis auf das 2, 5-fache seiner aktuellen Entfernung von der Sonne fortsetzen und verfügt über genügend Treibstoff, um seine Triebwerke abzufeuern und den Kurs auf ein anderes Objekt zu ändern. (Das New Horizons-Team musste bis zum Vorbeiflug mit dem MU69 2014 mehrere Flugbahnkorrekturen durchführen.) Da New Horizons weiterhin in Richtung des Randes des Sonnensystems fliegt, wird es nach weiteren Planetenkörpern Ausschau halten, die es zu untersuchen gilt Beobachten sie durch seine Teleskopkameras oder, wenn wir Glück haben, in der Nähe eines anderen Objekts fliegen.
"Der Schlüssel für die Wissenschaft, die wir machen, ist, ob sie Objekte aus der Ferne mit unseren Teleskopen untersucht oder ob diese Wissenschaft im Kuipergürtel auch noch einen weiteren Vorbeiflug beinhaltet", sagt Stern. "Und ich kann dir heute keine Antwort geben, weil wir es nicht wissen."
Fürs Erste freut sich das Team auf die restlichen Daten des Raumfahrzeugs, um mehr über 2014 MU69 zu erfahren, die am weitesten entfernte und älteste Welt, die jemals erforscht wurde.
