Impaktor und astronomische Aspekte
Was kam über dem Chiemgau herunter?
Ein Impakt hinterlässt nicht nur Krater. Auch die räumliche Verteilung der Einschlagstrukturen und die beim Ereignis abgelagerten Materialien können Hinweise auf den kosmischen Körper geben, der sie erzeugt hat. Beim Chiemgau Impakt handelt es sich jedoch nicht um den einfachen Einschlag eines einzelnen kompakten Meteoriten. Das ausgedehnte Kraterstreufeld mit zahlreichen unterschiedlich großen Strukturen spricht vielmehr für einen bereits fragmentierten beziehungsweise während des Anflugs zerfallenden kosmischen Körper.
Wie dieser Körper ursprünglich beschaffen war, lässt sich bislang nicht eindeutig bestimmen. In Betracht kommen sowohl ein Planetoid als auch ein Kometenkern. Beide können sehr lockere, heterogene Körper sein, die aus zahlreichen unterschiedlich großen Bestandteilen zusammengesetzt sind. Solche sogenannten „Rubble Piles“ sind heute von verschiedenen Kleinkörpern des Sonnensystems bekannt. Auch Kometenkerne können stark gegliedert, porös und mechanisch wenig stabil sein.
Damit eröffnet sich ein mögliches Modell für den Chiemgau Impakt: Der ursprüngliche kosmische Körper zerfiel in zahlreiche Fragmente, die als Schwarm die Atmosphäre durchquerten und schließlich über einem ausgedehnten Gebiet einschlugen oder in der Atmosphäre explodierten.
Die Form des Streufeldes als Hinweis auf die Flugbahn
Das bekannte Kraterstreufeld erstreckt sich über eine Länge von etwa 60 Kilometern und eine Breite von etwa 30 Kilometern. Seine Längsachse verläuft ungefähr von Nordosten nach Südwesten. Aus der bisher bekannten Verteilung der Krater wurde deshalb eine Flugrichtung des Impaktors beziehungsweise seiner Fragmente von Nordosten nach Südwesten abgeleitet; für die Orientierung der Flugbahn ergibt sich ein Azimut von ungefähr 43° zur Nordrichtung.
Eine solche Rekonstruktion beschreibt zunächst die Projektion der Flugbahn auf die Erdoberfläche. Wesentlich schwieriger ist die Bestimmung des Eintrittswinkels gegenüber der Erdoberfläche. Er hängt mit weiteren Größen zusammen, darunter Geschwindigkeit, Fragmentation, Dichte und mechanische Festigkeit des Körpers. Eine genaue dreidimensionale Flugbahn lässt sich aus der heutigen Kraterverteilung daher bislang nicht ableiten.
Modellvorstellung zu Körper, Fragmentation und Streufeld. Schematische Visualisierung eines möglichen Fragmentationsszenarios auf Grundlage der im Text erläuterten Modellannahmen und der kartierten räumlichen Verteilung. Die Darstellung dient der Veranschaulichung und ist keine Rekonstruktion des tatsächlichen Ereignisablaufs. Idee und wissenschaftliches Konzept: Michael A. Rappenglück; grafische Umsetzung: KI-gestützt.
Ein Körper zerbricht
Kosmische Kleinkörper müssen keine massiven, homogenen Felsblöcke sein. Raumsonden haben gezeigt, dass Planetoiden wie Itokawa, Ryugu oder Bennu aus locker gebundenen Bestandteilen aufgebaut sein können. Auch Kometenkerne sind poröse und strukturell komplexe Körper. Der Komet 67P/Churyumov-Gerasimenko zeigt beispielsweise eine stark gegliederte Gestalt und sehr unterschiedliche Oberflächen- und Materialbereiche.
Zerfallsprozesse kosmischer Körper sind verschiedentlich unmittelbar beobachtet worden. Kometen können in zahlreiche Fragmente auseinanderbrechen; Kollisionen zwischen Kleinkörpern erzeugen ebenfalls Trümmer und schaffen Strukturen neuer Zusammensetzung. Ein Körper, der die Erde erreicht, kann deshalb bereits eine lange Kollisions- und Fragmentationsgeschichte hinter sich haben.
Beim Eintritt in die Erdatmosphäre kommen weitere Belastungen hinzu. Hohe Geschwindigkeit, aerodynamischer Druck, starke Erhitzung und Ablation können einen mechanisch wenig stabilen Körper weiter zerlegen. Aus einem einzelnen eintretenden Objekt kann dadurch ein ganzer Schwarm unterschiedlich großer Fragmente entstehen.
Ein solches Szenario bietet eine plausible Erklärung dafür, warum beim Chiemgau Impakt zahlreiche Krater unterschiedlicher Größe über ein großes Gebiet verteilt auftreten und zugleich Hinweise auf explosionsartige Vorgänge in der Atmosphäre beziehungsweise nahe der Erdoberfläche diskutiert werden.
Was verraten die ungewöhnlichen Materialien?
Eine weitere Möglichkeit, etwas über den Impaktor zu erfahren, bieten die ungewöhnlichen metallischen und mineralogischen Materialien aus dem Streufeld. Besondere Bedeutung besitzen dabei die Eisensilizide, darunter Hapkeit (Fe₂Si), Gupeiit (Fe₃Si) und Xifengit (Fe₅Si₃), die in ungewöhnlichen Mineralvergesellschaftungen auftreten.
Eisensilizide sind nicht ausschließlich extraterrestrisch. Natürliche Vorkommen sind sowohl aus irdischen Gesteinen als auch aus Meteoriten und Impaktzusammenhängen bekannt; unter besonderen Bedingungen können sie sogar durch Blitzschläge entstehen. Ihre bloße Anwesenheit erlaubt daher noch keine Aussage über die Herkunft des Impaktors. Entscheidend sind Zusammensetzung, Begleitminerale, Bildungsbedingungen und Fundzusammenhang.
Im Chiemgau fällt eine ungewöhnlich komplexe Mineralvergesellschaftung auf. Neben verschiedenen Eisensilizidphasen wurden unter anderem Moissanit, Titan- und Zirkoniumcarbide, Khamrabaevit sowie Graphit nachgewiesen. In einem etwa acht Kilogramm schweren Eisensilizidblock treten außerdem Krotit und Dicalciumdialuminat auf. Die unterschiedlichen Minerale weisen auf teilweise sehr verschiedene Druck-, Temperatur- und Reduktionsbedingungen ihrer Entstehung hin. Eine einfache gemeinsame Bildung unter einheitlichen Bedingungen lässt sich daraus nicht ableiten.
Ein Teil dieser Mineralphasen ist auch aus extraterrestrischem Material bekannt. Eisensilizide kommen beispielsweise in Meteoriten vor. Der 2008 beobachtete Fall des Asteroiden 2008 TC3, dessen Fragmente als Almahata-Sitta-Meteoriten geborgen wurden, zeigte zudem, dass ein kleiner kosmischer Körper aus sehr unterschiedlichen Materialien zusammengesetzt sein kann.
Damit stellt sich beim Chiemgau-Material eine zentrale Frage: Welche Bestandteile gehörten bereits zum eintretenden Körper, und welche entstanden erst während des Impaktgeschehens?
Die bisherigen Untersuchungen lassen unterschiedliche Möglichkeiten zu. Ein Teil des Materials könnte primär extraterrestrisch sein und bereits vor dem Erreichen der Erde eine komplexe Entstehungs- und Kollisionsgeschichte durchlaufen haben. Andere Bestandteile könnten erst während des Impakts unter Beteiligung irdischen Materials entstanden sein. Auch eine Vermischung beider Komponenten ist möglich. Die Eisensilizide und ihre Begleitminerale sind deshalb nicht einfach als unveränderte Bruchstücke des Impaktors zu verstehen. Gerade ihre ungewöhnliche Zusammensetzung könnte jedoch Informationen über Aufbau und Vorgeschichte des kosmischen Körpers sowie über die Prozesse während seines Eintritts und Impakts enthalten.
Asteroid oder Komet?
Eine eindeutige Entscheidung zwischen einem asteroidalen und einem kometaren Ursprung ist auf der bisherigen Befundlage nicht möglich. Die traditionelle Vorstellung einer klaren Trennung zwischen felsigen Asteroiden und eisreichen Kometen ist ohnehin zu einfach. Es gibt Asteroiden mit kometenähnlicher Aktivität, Körper mit beträchtlichen Anteilen flüchtiger Stoffe und Übergangsobjekte, die sowohl Eigenschaften von Asteroiden als auch von Kometen zeigen.
Für den Chiemgau Impakt ist deshalb zunächst weniger die astronomische Bezeichnung des ursprünglichen Körpers entscheidend als seine physikalische Beschaffenheit. Entscheidend für das Impaktgeschehen waren offenbar seine Fragmentation und die unterschiedlichen Eigenschaften seiner Bestandteile.
Ob dieser Körper ursprünglich ein Planetoid, ein Kometenkern oder ein Objekt mit Eigenschaften beider Gruppen war, bleibt eine offene Forschungsfrage.
Woher kam der Impaktor?
Noch schwieriger ist die Frage nach seiner ursprünglichen Bahn im Sonnensystem. Als Reservoirs erdnaher Kleinkörper kommen grundsätzlich verschiedene Populationen infrage. Asteroiden können aus dem Hauptgürtel in erdkreuzende Bahnen gelangen; Kometen und kometenähnliche Körper können aus weiter außen gelegenen Bereichen des Sonnensystems stammen. Auch Jupiter spielt bei der langfristigen dynamischen Entwicklung zahlreicher Kleinkörperbahnen eine bedeutende Rolle.
Aus der Orientierung des Chiemgauer Kraterstreufeldes allein lässt sich jedoch keine ursprüngliche heliozentrische Umlaufbahn rekonstruieren. Dafür wären wesentlich mehr Informationen über Geschwindigkeit, Eintrittswinkel und den Zustand des Körpers vor seinem Eintritt in die Atmosphäre erforderlich.
Aussagen über eine konkrete Herkunftsregion des Chiemgau-Impaktors müssen deshalb gegenwärtig Modellvorstellungen bleiben.
