BERLIN / LONDON (IT BOLTWISE) – Die NASA-Mission Lucy hat beim Vorbeiflug am Asteroiden Donaldjohanson am 20. April 2025 erstmals Nahdaten geliefert, die einen „taumelnden“ Rotationszustand nahelegen. Statt wie ein starrer Körper nur um eine Hauptachse zu drehen, bewegt sich die Rotationsachse offenbar in einer komplexen, zweiachsigen Präzession. Für die Forschung wird damit nicht nur die 3D-Formrekonstruktion präziser, sondern auch das Verständnis von Energieeffekten wie YORP und die Evolution von Krater- und Materialoberflächen. Das DLR unterstützte dabei besonders mit Beiträgen zur Planetengeodäsie und zum Gravitations- sowie Formmodell, das nun in einer Science-Studie zusammenläuft.
Die Schlagzeile klingt zunächst nach einem klassischen Asteroiden-Update, doch der Kern der neuen Ergebnisse ist physikalisch ungewöhnlich: Beim Vorbeiflug der NASA-Raumsonde Lucy am 52246 Donaldjohanson zeigten Messungen und Modellierungen, dass sich der rund erdnussförmige Körper nicht einfach wie ein „starrer“ Himmelskörper um eine feste Achse dreht. Die Daten deuten vielmehr auf eine zweiachsige Rotation hin, bei der sich die kürzeste Körperachse sowie die Drehimpuls-orientierende Achse über verschiedene Zeiträume überlagern. Genau dieses Taumeln macht Donaldjohanson zu einem Schlüsselfall, um Rotationsdynamik, innere Struktur und langfristige Antriebskräfte besser zu verstehen.
Technisch entscheidend war dabei, wie gut Lucy die Geometrie und das Gravitationsumfeld aus Sicht des Vorbeiflugfensters erfassen konnte. Das Team rekonstruierte eine dreidimensionale Form aus Bilddaten und nutzte dazu die aus unterschiedlichen Blickwinkeln gewonnenen Messwerte, um die räumliche Orientierung des Objekts über die Zeit abzuleiten. Die Bilder zeigen zudem eine Längenausdehnung von etwa acht Kilometern und Landschaftsmerkmale bis in Größenordnungen von rund 50 Metern. Besonders auffällig ist, dass das Binärsystem aus zwei Loben unterschiedlich starke Kraterdichte aufweist, was auf eine differenzierte Oberflächengeschichte hindeutet und Rückschlüsse auf den Ursprung als Kontaktbinärsystem zulässt.
Die neue Interpretation basiert auf beobachtbaren Rotationsmustern, die zunächst aus erdgebundenen Lichtkurven nur „verdächtig“ waren. Erst die Nahdaten erlaubten eine quantitative Modellierung: Es zeigte sich, dass die Helligkeitsschwankungen nicht nur eine einzelne stabile Rotationsperiode widerspiegeln, sondern aus der Überlagerung zweier Bewegungen entstehen. Konkret berichtet die Studie von einer Rotation um die kürzeste Achse alle 26,4 Erdtage, während sich die Achse, die die Gesamtdrehung im Raum bestimmt, alle 7,5 Tage bewegt. Zusammen ergibt sich daraus scheinbar eine periodische Signatur von 10,5 Tagen, die eigentlich das Ergebnis der Präzession-Überlagerung ist.
Damit rückt auch ein langjähriges Forschungsthema in den Fokus: der Zusammenhang zwischen Rotation und den winzigen, aber über Millionen Jahre wirkenden Energie- und Impulsflüssen. Als plausiblen Treiber diskutieren die Forschenden den YORP-Effekt (Yarkovsky–O’Keefe–Radzievskii–Paddack), also die Tatsache, dass absorbierte Sonnenstrahlung je nach Form und Wärmeeigenschaften ungleich abgestrahlt wird und dadurch Drehmoment erzeugt. Zum Vergleich werden Effekte bei anderen „lebendigen“ Asteroiden herangezogen, bei denen sich Rotationsraten deutlich verändern. Entscheidend ist die Enterprise-Perspektive: Wenn Rotationszustände so stark von Oberflächeneigenschaften und thermischem Verhalten abhängen, werden Modellierungs- und Navigationssysteme für zukünftige Missionen noch stärker datengetrieben.
In den Markt- und Missionsvergleich passt Donaldjohanson besonders gut, weil Lucy nach demselben Prinzip „Generalproben“ liefert, das man von anderen Programmepochen kennt. Während OSIRIS-REx mit Bennu als Rückführungsziel zeigte, wie Probenentstehungs- und Oberflächenhistorien aus spektroskopischen Signaturen abgeleitet werden, brachte Hayabusa2 mit Ryugu ebenfalls entscheidende Erkenntnisse über Wasserverarbeitung und Materialdiversität. Donaldjohanson ergänzt diese Linie nun um einen weiteren, dynamikgetriebenen Aspekt: die Rotationsanomalie. Ein weiterer Vergleichspunkt ist, dass Bennu und Ryugu Hinweise auf magnesiumreiche Tone liefern, die eher für längere Wassereinwirkung sprechen, während bei Donaldjohanson die Tonminerale ein „kurzes“ Zeitfenster nahelegen. Diese Gegenüberstellung stärkt die Hypothese, dass nicht nur chemische, sondern auch zeitliche Entstehungspfade im Asteroidengürtel differieren.
Auch die Kontextschicht zur Wasserfrage zeigt, warum die neuen Daten über den Einzelfall hinausreichen. Lucy registrierte Signaturen eisenhaltiger Schichtsilikate und leitete daraus ab, dass Tonminerale in Kontakt mit flüssigem Wasser entstanden sein müssen. Gleichzeitig sprechen die Beobachtungen dafür, dass die Einwirkung nicht lange angedauert hat, weil Eisen in Tonmineralen bei längerem Wasserangebot typischerweise durch andere Elemente wie Magnesium ersetzt wird. Damit entsteht ein konsistentes Bild: kurze wasserbedingte Mineralbildungsphasen bei Donaldjohanson stehen längeren Alterungsprozessen bei Bennu und Ryugu gegenüber. Genau dieser Kontrast ist für die Planung zukünftiger Missionen relevant, weil er entscheidet, welche chemischen Parameter man priorisiert und wie man Zielauswahl und Sensorfusion gestaltet.
Einordnung aus Expertensicht kommt dabei nicht nur aus Modellern, sondern auch aus der missionären Zielsetzung. In einem Interview im Umfeld der Science-Studie betont Simone Marchi, stellvertretender Leiter des Lucy-Wissenschaftsteams und Hauptautor: „Es ist für die Asteroidenforschung enorm hilfreich, Donaldjohanson mit Asteroiden wie Bennu und Ryugu zu vergleichen… Sobald wir mehr über die ‚Trojaner‘-Asteroiden auf der Jupiterbahn erfahren… wird unser Verständnis der Entstehung des Sonnensystems in Frage gestellt werden.“ Der Satz ist mehr als ein Zitat, denn er markiert den Sprung von NEO-ähnlichen Vergleichsobjekten hin zu der ganz anderen Population der Jupiter-Trojaner. Damit wird Donaldjohanson zu einem Vorläufer-Benchmark für Sensorleistung und Dateninterpretation, bevor die eigentliche Hauptmission 2027/28 startet.
Der Ausblick bleibt damit eng mit operativen und regulatorischen Fragen verknüpft: Technisch wird man die Prinzipien aus dem Lucy-Vorbeiflug, etwa robuste Rotations- und Formschätzungen unter begrenzter Sicht, als Baustein für künftige autonome Navigation und Datenauswertung weiterverwenden. Gleichzeitig wächst der Bedarf an verlässlicher Langzeitarchivierung von Mess- und Metadaten, weil die wissenschaftliche Reproduzierbarkeit im internationalen Team entscheidend ist. Für Unternehmen in der Raumfahrt- und Zulieferindustrie bedeutet das: Kompetenzen in Geodäsie, thermophysikalischer Modellierung, Sensordatenfusion und Missionssoftware werden stärker „mission-critical“. Wenn Donaldjohansons Taumel durch YORP und eine Kontaktbinär-Historie erklärt wird, dürften die kommenden Analysen der Jupiter-Trojaner die Modelle nicht nur bestätigen, sondern auch erweitern.
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