Asteroid Pallas: Ein geneigter Riese des Hauptgürtels

Wissenschaftliche Zusammenfassung

(2) Pallas ist der zweite entdeckte Asteroid (1802) und der drittgrößte im Hauptgürtel, mit einem mittleren Durchmesser von etwa 512 km. Seine unregelmäßige Form (geschätzte Abmessungen etwa 550 × 516 × 476 km) und seine stark geneigte (34,8°) und exzentrische Umlaufbahn (e ≈ 0,23) machen ihn zu einem einzigartigen Objekt, das besonders heftigen Einschlägen ausgesetzt ist. Als Protoplanet klassifiziert, ist er der Prototyp der B-Typ-Asteroiden, die primitiv und reich an hydratisierten Silikaten sind. Seine dunkle Oberfläche (Albedo etwa 0,16) und seine mittlere Dichte von etwa 2,9 g/cm³ — nahe der der am stärksten hydratisierten kohligen Chondriten — deuten auf eine Zusammensetzung hin, die reich an hydratisierten Mineralien ist, mit einer bescheidenen Porosität, und bieten wertvolle Hinweise auf die Entstehung des Sonnensystems.

Warum ist der Asteroid Pallas ein bedeutendes wissenschaftliches Objekt und was macht ihn einzigartig?

Der Asteroid Pallas ist weit mehr als ein einfacher Gesteinsbrocken, der im Hauptgürtel umherirrt. Seine offizielle Bezeichnung (2) Pallas und seine Entdeckung am 28. März 1802 durch den deutschen Astronomen Heinrich Wilhelm Olbers (1758-1840) markieren die Anfänge der Erforschung unseres inneren Sonnensystems. Seine wahre Bedeutung liegt jedoch in seinen außergewöhnlichen Eigenschaften, die ihn zu einem natürlichen Labor für Planetenforscher machen. Im Gegensatz zu den meisten großen Asteroiden ist Pallas nicht kugelförmig, sondern hat eine längliche Form, die auf eine Geschichte heftiger Kollisionen hindeutet. Seine Umlaufbahn, die um fast 35° gegenüber der Ebene der Planeten geneigt ist, ist eine dynamische Anomalie, die Wissenschaftler fasziniert: Diese Neigung, kombiniert mit seiner Exzentrizität, führt zu durchschnittlichen Einschlaggeschwindigkeiten von etwa 11,5 km/s, fast doppelt so hoch wie der Durchschnitt im Hauptgürtel, was die seit 2020 beobachtete außergewöhnlich kraterreiche Oberfläche erklärt.

Als Protoplanet ist Pallas ein eingefrorenes Relikt aus den frühen Zeiten des Sonnensystems vor 4,5 Milliarden Jahren. Seine ursprüngliche Zusammensetzung (hydratisierte Minerale, Tone, Silikate) definiert ihn als B-Typ-Asteroiden, eine seltene Unterklasse der kohligen Asteroiden. Pallas zu verstehen bedeutet, ein wesentliches Kapitel im Buch der Planetenentstehung zu lesen, einem Prozess, der zur Entstehung der Erde und der anderen Planeten führte. Seine zukünftige Erforschung, obwohl derzeit keine Mission finanziert ist, gilt weiterhin als wissenschaftliche Priorität: Ein Konzept für eine leichte Sonde (Athena) wurde 2018 der NASA für einen Vorbeiflug vorgeschlagen, aber nicht ausgewählt, was Pallas zum größten Körper des inneren Sonnensystems macht, der noch nie von einer Sonde besucht wurde.

Bemerkenswerte physikalische Eigenschaften von Pallas

Eine von Kratern übersäte Oberfläche: Die Enthüllung durch VLT/SPHERE

Im Jahr 2020 lieferte ein internationales Team unter der Leitung von Pierre Vernazza (Laboratoire d'Astrophysique de Marseille) die ersten Bilder von Pallas mit sehr hoher Winkelauflösung, die mit dem SPHERE-Instrument mit extrem adaptiver Optik am Very Large Telescope der ESO aufgenommen wurden. Elf Bildserien, die 2017 und 2019 aufgenommen wurden, ermöglichten die Rekonstruktion eines 3D-Modells des Asteroiden und die Kartierung seiner Krater.

Das Ergebnis ist spektakulär: Die Oberfläche von Pallas erwies sich als die am stärksten verkraterte, die jemals im Hauptgürtel beobachtet wurde, mit mindestens 36 Kratern mit einem Durchmesser von über 30 km, von denen einige eine Größe von hundert Kilometern erreichen und etwa 10 % der Gesamtoberfläche des Asteroiden bedecken. Dieser Kollisionsrekord erklärt sich direkt durch die geneigte und exzentrische Umlaufbahn von Pallas, die ihn Einschlaggeschwindigkeiten aussetzt, die fast doppelt so hoch sind wie der Durchschnitt im Gürtel. Simulationen deuten darauf hin, dass ein großer Einschlag, der vor etwa 1,7 Milliarden Jahren durch einen Körper von 20 bis 40 km verursacht wurde, sowohl für ein großes Einschlagbecken als auch für die Familie von Fragmenten verantwortlich sein könnte, die Pallas heute auf seiner Umlaufbahn begleiten.

Dieselben Beobachtungen ermöglichten es auch, die Dichte von Pallas auf etwa 2.890 kg/m³ zu verfeinern, ein Wert, der im Gegensatz zu früheren, sehr unterschiedlichen Schätzungen steht (die von der Dichte von Ceres, 2.160 kg/m³, bis zu der viel höheren von Vesta, 3.460 kg/m³, reichen) und Pallas den am stärksten hydratisierten kohligen Chondriten näherbringt. Ein heller Fleck, der in der südlichen Hemisphäre entdeckt wurde, könnte einem durch einen Einschlag freigelegten Salzablagerung entsprechen, ähnlich den Flecken, die von der Sonde Dawn auf Ceres beobachtet wurden.

N.B.:
Neuere Infrarotbeobachtungen mit dem NIRSpec-Spektrographen des James-Webb-Weltraumteleskops haben dieses Bild vervollständigt: Sie bestätigen das Vorhandensein einer Absorptionsbande, die mit hydratisierten Mineralien (Mg-OH) bei etwa 2,72 µm auf der Oberfläche von Pallas zusammenhängt, vergleichbar mit der auf Ceres und Hygiea beobachteten, jedoch ohne Spuren der auf diesen beiden anderen Körpern nachgewiesenen ammoniakhaltigen Mineralien — ein Hinweis darauf, dass die wässrige Veränderung von Pallas, obwohl real, weniger fortgeschritten war als die von Ceres.

Zusammensetzung und Struktur

Spektroskopische Beobachtungen deuten darauf hin, dass Pallas hauptsächlich aus hydratisierten Silikaten besteht, mit einem möglichen Beitrag von organischem Material auf der Oberfläche. Seine mittlere Dichte, die nun dank des aus den VLT/SPHERE-Bildern abgeleiteten Formmodells auf etwa 2,9 g/cm³ geschätzt wird, bleibt niedriger als die von typischen Steinmeteoriten, was auf eine mäßige innere Porosität hindeuten könnte, anstatt auf eine massive und kompakte Struktur.

Stellung in der Asteroidenklassifikation

Pallas ist der Prototyp der B-Typ-Asteroiden, einer seltenen Unterkategorie der kohligen C-Typ-Asteroiden, die nur etwa 4 % der bekannten Asteroidenpopulation ausmacht. Diese Objekte gehören zu den primitivsten im Sonnensystem und haben seit ihrer Entstehung vor 4,5 Milliarden Jahren nur wenige Veränderungen erfahren, abgesehen von Einschlagsschäden. Pallas nimmt einen besonderen Platz in der Geschichte der Astronomie ein, da seine Entdeckung dazu beitrug, die Existenz des Asteroidengürtels als eigene Region des Sonnensystems zu etablieren.

Referenzen

Marsset, M. et al. (2020). The violent collisional history of aqueously evolved (2) Pallas. Nature Astronomy, 4, 569–576. DOI: 10.1038/s41550-019-1007-5
Rivkin, A. S. et al. (2025). Observations and Quantitative Compositional Analysis of Ceres, Pallas, and Hygiea Using JWST/NIRSpec. The Planetary Science Journal, 6, 9. DOI: 10.3847/PSJ/ad944c
Vernazza, P. et al. (2021). VLT/SPHERE imaging survey of the largest main-belt asteroids: Final results and synthesis. Astronomy & Astrophysics, 654, A56. A&A 2021 aa41781-21
Tedesco, E. F., Noah, P. V., Noah, M., & Price, S. D. (2002). The Supplemental IRAS Minor Planet Survey. The Astronomical Journal, 123, 1056–1085. ADS 2002AJ....123.1056T
NASA JPL Small-Body Database. 2 Pallas. ssd.jpl.nasa.gov
ESO. Dimpled like a golf ball, the Very Large Telescope reveals the cratered surface of Pallas. eso.org

FAQ: Alles Wissenswerte über den Asteroiden Pallas

Wie groß ist Pallas und wie ist er im Vergleich zu anderen Asteroiden einzuordnen?

Mit einem mittleren Durchmesser von etwa 512 km ist Pallas das drittgrößte Objekt im Hauptgürtel der Asteroiden, nach Ceres und Vesta. Er repräsentiert etwa 7 % der Gesamtmasse des Gürtels. Seine Form ist unregelmäßig, mit geschätzten Abmessungen von etwa 550 × 516 × 476 km gemäß dem aus VLT/SPHERE-Bildern erstellten 3D-Modell.

Was macht die Umlaufbahn von Pallas so besonders?

Das auffälligste Bahnmerkmal von Pallas ist seine hohe Neigung von 34,8° gegenüber der Ekliptikebene (der Ebene, in der die meisten Planeten umlaufen), kombiniert mit einer bemerkenswerten Exzentrizität (e ≈ 0,23). Diese Kombination führt zu einigen der höchsten Einschlaggeschwindigkeiten im Hauptgürtel, was ihn für Astronomen zu einem einzigartigen und faszinierenden dynamischen Fall macht.

Warum wird Pallas als "Protoplanet" bezeichnet?

Pallas wird als Protoplanet betrachtet, das heißt, ein Himmelskörper, der den Prozess der Planetenentstehung durch Massenansammlung begann, aber unterbrochen wurde, bevor er ein vollwertiger Planet wurde. Wie Ceres ist er ein Relikt aus den frühen Stadien der Entstehung des Sonnensystems, das sich nicht genügend ansammeln konnte, um planetare Größe zu erreichen, wahrscheinlich aufgrund der gravitativen Störungen durch Jupiter.

Wie ist die Zusammensetzung der Oberfläche von Pallas?

Die Oberfläche von Pallas ist dunkel mit einer Albedo (Reflexionsvermögen) von etwa 0,15 bis 0,16. Spektroskopische Beobachtungen, einschließlich aktueller Daten des James-Webb-Weltraumteleskops, deuten auf eine Zusammensetzung hin, die von hydratisierten Silikaten dominiert wird, mit einer charakteristischen Absorptionsbande bei etwa 2,72 µm, jedoch ohne die ammoniakhaltigen Mineralien, die auf Ceres oder Hygiea beobachtet wurden. Seine mittlere Dichte, die nun auf etwa 2,9 g/cm³ geschätzt wird, deutet auf eine mäßig poröse Struktur hin.

Wurde Pallas jemals von einer Raumsonde besucht?

Nein, bisher hat noch keine Raumfahrtmission Pallas besucht, was ihn zum größten Körper im inneren Sonnensystem macht, der noch unerforscht ist. Ein Konzept für eine leichte Sonde, Athena, wurde 2018 der NASA für einen Vorbeiflug gemeinsam mit dem Start der Psyche-Mission vorgeschlagen, aber nicht zur Finanzierung ausgewählt. Aufgrund seiner Größe und einzigartigen Eigenschaften wird Pallas weiterhin als vorrangiges Ziel für zukünftige Erkundungsmissionen betrachtet, die die Geheimnisse seiner inneren Zusammensetzung und seiner Rolle als erhaltenes Zeugnis der frühen Zeiten des Sonnensystems lüften könnten.