Perseiden 2017 Sternschnuppen aus dem Labor

Von Bernd Eberhart 

Stuttgarter Forscher züchten Sternschnuppen – sie wollen den Absturz von Meteoriten besser verstehen. Wie das funktionieren soll, hat unser Autor bei einem Besuch im Labor herausgefunden.

Mitte August kreuzt die Erde die Bahn des Kometen Swift-Tuttle. Dabei gelangen Kometenpartikel in die Erdatmosphäre – Sternschnuppen entstehen. Foto: dpa
Mitte August kreuzt die Erde die Bahn des Kometen Swift-Tuttle. Dabei gelangen Kometenpartikel in die Erdatmosphäre – Sternschnuppen entstehen. Foto: dpa

Stuttgart - Mit einem Wunsch in der „Nacht der Wünsche“ wird es bei vielen Sternguckern wohl nicht klappen: Für die Nacht zum Sonntag, die ergiebigste Nacht des Perseidenschauers, macht der Deutsche Wetterdienst (DWD) wenig Hoffnung auf einen wolkenlosen Himmel. „Es gibt voraussichtlich einen breiten Streifen dichter Bewölkung über der Mitte Deutschlands“, sagte ein Sprecher. Am ehesten könne am Alpenrand und nördlich der Mittelgebirge auf vorübergehende Auflockerung gehofft werden.

Ein Blick zum Nachthimmel lohnt aber auch vorher – und nach dem Sonntag. Denn der Sternschnuppenregen, den der Komet Swift-Tuttle allsommerlich beschert, wenn die Erde seine Umlaufbahn kreuzt, hält ein paar Nächte an. Es ist ein ganzer Schweif an Staubkörnchen, den dieser eisige Himmelskörper hinter sich herzieht. Beim Eintritt in die Erdatmosphäre werden sie abgebremst und erhitzt; umliegende Gasteilchen werden angeregt, teilweise ionisiert und leuchten dadurch auf.

Aus aller Welt lassen sich die Forscher Proben von echten Meteoriten schicken

Dem Sternenexperten Stefan Löhle sind die Wetterverhältnisse schnuppe. Auch braucht er keinen Perseidenschauer, um seiner Arbeit nachzugehen. Mit seinem Team von der Arbeitsgruppe HEFDiG (High Enthalpy Flow Diagnostics Group) produziert er seine eigenen Sternschnuppen im Labor. Aus aller Welt lassen sich die Wissenschaftler dafür Proben von echten Meteoriten schicken, die einst vom Himmel gefallen sind. Sie verglühen die Gesteinsproben in einem Plasmawindkanal, beobachtet und dokumentiert von verschiedensten Messgeräten.

Von den Laborwerten versprechen sich die Forscher Erkenntnisse über die chemische Zusammensetzung und das genaue Verhalten beim Absturz von echten Sternschnuppen und Meteoroiden – und über deren mögliche Gefahren, etwa ab welcher Masse ein Meteoroid gefährlich ist. Im Plasmawindkanal simulieren die Wissenschaftler die Bedingungen, die ein Meteoroid beim Eintritt in die mittlere Erdatmosphäre in 80 Kilometer Höhe erfährt.

Der Murchison-Meteorit ist 1969 im Südosten Australiens gefallen

Die heutige Probe ist besonders, nicht nur der weiten Anreise wegen. Der Murchison-Meteorit ist 1969 im Südosten Australiens gefallen. Als kohlenstoffhaltiger Chondrit gehört er zu einer seltenen Klasse von Meteoroiden – seit Milliarden von Jahren reisen sie fast unverändert durch das Universum. Rund 100 Kilogramm an Material konnten Forscher insgesamt rund um den Ort Murchison bergen; einige Gramm des Steins hält Stefan Löhle nun in der Hand. Einen Zentimeter im Durchmesser, einen Zentimeter in der Länge misst der Stift; helle Sprenkel zieren das dunkle, matte Material.

Die Plasmawindkanäle des IRS bestehen aus sechs Meter langen, zwei Meter hohen, wassergekühlten Röhren. Sie wurden ursprünglich installiert, um den Hitzeschutz von Raumfahrzeugen zu testen – doch sie eignen sich auch, um den Absturz von Satellitenteilen, Weltraumschrott oder eben Meteoroiden zu simulieren. Im vorderen Drittel eines der Kanäle haben die Forscher ihre Probe auf eine bewegliche Halterung montiert. Langsam schließt sich der Deckel des Tanks, ein schriller Ton pfeift durchs Labor – eine Vakuumpumpe saugt die Luft aus dem Hohlraum. Die Ingenieure werfen einen letzten prüfenden Blick durch die Fotokamera oben auf dem Tank, kontrollieren die seitlich aufgebauten Lichtfeldkameras, checken die Highspeed-Videokamera und das Spektrometer. Dann wird die Zündung betätigt. Neun Ingenieure ziehen ihre dunklen Schutzbrillen auf und drängen sich gespannt vor viel zu kleinen Bullaugen. Im Tankdeckel sitzt der Plasmagenerator: Zwischen den beiden Elektroden des Generators liegt eine hohe Gleichspannung an, die sich in einem Lichtbogen entlädt. Nun wird von hinten ein Gasgemisch eingeblasen, schlagartig erhitzt und ionisiert – ein bläulich leuchtender, gut 11 000 Grad Celsius heißer Plasmastrahl schießt in den stählernen Kanal. Gleichzeitig setzt sich die Meteoritenprobe in Bewegung, fährt auf ihrer Halterung in den Plasmastrahl hinein.

Das Gestein verwandelt sich in eine rot wabernde Masse

Erst glüht sie an der Spitze, ein kleiner, orangerot leuchtender Fleck. Er flackert, wird größer, langsam überzieht er die ganze Probe, bis sich das Gestein in eine einzige rot wabernde Masse verwandelt hat; einzelne Tropfen lösen sich im Plasmastrahl, ziehen eine leuchtende Spur, verpuffen im heißen Nichts. Ein feuriges Spektakel, einer Sternschnuppe würdig – und wie diese auch nach vier Sekunden schon vorbei. Neun Ingenieure schieben ihre Schutzbrillen wieder zurück in die Stirn. „Ich glaube“, sagt Stefan Löhle, „das könnt ich mir hundert Jahre lang angucken.“

Zuerst allerdings geht es an die Auswertung der Daten. Die Helligkeit beispielsweise wird mit der Masse der Probe abgeglichen, die Lichtspektren mit der bekannten chemischen Zusammensetzung. Damit können die Messinstrumente kalibriert werden, die von der Erde aus die echten Sternschnuppen am Himmel analysieren – und Aussagen über deren Gewicht und Material treffen. Daraus wiederum lassen sich Rückschlüsse ziehen, aus welchem Teil des Sonnensystems ein Meteoroid stammt. Auch helfen die Messungen im Plasma, mehr über die Flugkurven und das Absturzverhalten von jenen dicken Brocken zu erfahren, die nicht komplett verglühen – und als Meteoriten auf die Erdoberfläche treffen.

Meteoriden und Asteroiden sind auf möglichem Kollisionskurs

Verschiedene Forschungsprogramme erarbeiten Strategien zur Abwehr von Meteoroiden und Asteroiden auf potenziellem Kollisionskurs. Die Sternschnuppen aus dem Labor helfen, diese Objekte besser verstehen und berechnen zu können.