Einfall aus dem All

Vor zehn Jahren erfüllte sich für Beda Hofmann ein Bubentraum. Der Berner Geologe stand zusammen mit zwei anderen Meteoritenjägern in der Wüste Omans. Vor ihm lag ein faustgrosser Stein mit dunkelgrüner Färbung. «Ich habe sofort erkannt, dass es sich um einen speziellen Meteoriten handelte», sagt Hofmann. Dass der Brocken nicht magnetisch war, deutete auf eine Herkunft vom Mars oder Mond, was einer Sensation gleichkäme. Solche Meteoriten sind äusserst selten. Mit einer Greifzange packte Hofmann den Stein und legte ihn in einen Plastikbeutel. In den folgenden Monaten enthüllten chemische Analysen an der Uni Bern die aussergewöhnliche Entstehungsgeschichte des Fundstücks und machten Beda Hofmann und seinen Kollegen Edwin Gnos über die Fachwelt hinaus bekannt.

Schon als Kind sammelte Beda Hofmann Steine, und wie viele Menschen, die in den sechziger Jahren aufwuchsen, faszinierten ihn die Weltraumprojekte der Grossmächte. Ihm selber hatten es die Steine aus dem All, die donnernd und blitzend auf die Erde niederkrachen, angetan. Hofmann studierte Geologie. Als er 1990 die Gelegenheit erhielt, die Mineralien- und Meteoritensammlung des Naturhistorischen Museums Bern zu betreuen, zögerte er keinen Moment.

Die Wüste von Oman rückte um die Jahrtausendwende ins Zentrum seiner Suche. In den Kieswüsten am Rande des Arabischen Meers sind während Jahrtausenden Steine aus dem All gelandet. Die meist dunkel gefärbten Meteoriten sind auf dem hellen Grund gut mit blossem Auge zu erkennen. Beda Hofmann reist regelmässig in das Meteoriten-Eldorado und durchkämmt die Wüste zusammen mit Kollegen und Studenten. Über 5000 Funde haben die Schweizer Wissenschaftler zusammengetragen. Die Forscher analysieren das Alter der Meteoriten und wie sie im Lauf der Zeit auf dem Erdboden verwittern. Sie rekonstruieren, wie sich die Bruchstücke eines in der Luft zerberstenden Steins am Boden verteilen. Sie wollen wissen, wie sich die Steine aus der Anfangszeit des Sonnensystems von irdischem Gestein unterscheiden. Und ob die Steine aus dem Weltraum Spuren von Leben aufweisen.

Die meisten Meteoriten stammen aus dem Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter. Dort kreisen Milliarden von Gesteinsbrocken aus der Anfangszeit unseres Sonnensystems. Mit einem Alter von 4,56 Milliarden Jahren gehören sie zu dessen ältesten Objekten. Viele sind nur einige Meter gross, manche haben einen Durchmesser von über einem Kilometer. Stossen sie zusammen, werden sie aus ihrer Bahn geworfen und verschwinden im All. Oder sie nehmen Kurs Richtung Erde, Mars oder Mond, von denen sie angezogen werden. Mit Geschwindigkeiten von bis zu 70 Kilometern in der Sekunde oder 252'000 Kilometern pro Stunde rasen die Irrläufer in die irdische Atmosphäre. Kleine Teilchen verglühen in den oberen Sphären, die grösseren Brocken fallen zu Boden und hinterlassen, wenn sie gross und schwer genug sind, einen Krater.

Der Meteorit, den Beda Hofmann und seine beiden Kollegen im Januar 2002 gefunden haben, enthält ungewöhnlich viel Uran und Thorium. Er stammt vom Mond. Die chemische Zusammensetzung und die Altersbestimmung ergeben eine abenteuerliche Biographie: Vor 3,9 Milliarden Jahren krachte ein grosser Meteorit auf den Mond und bildete das Mare Imbrium – das «rechte Auge» unseres Trabanten, das wir von der Erde aus sehen. Hofmanns Meteorit enthält Material aus dem Krater, aber auch aus späteren Zeiten. Der Stein verblieb zunächst auf dem Mond, wie der Berner Geologe und seine Kollegen herausfanden, und wurde im Lauf der Zeit von zwei anderen Meteoriten getroffen und wegkatapultiert. Erst vor 340'000 Jahren schleuderte ihn ein dritter Meteorit so weit ins All, dass er den Mond zu umkreisen begann.

Vor 12'000 Jahren geriet er auf eine Bahn in Richtung Erde und ging schliesslich im heutigen Oman nieder. Die Gegend heisst Sayh al-Uhaymir, der Mondmeteorit erhielt die Bezeichnung SaU169. Beda Hofmann sagt: «SaU169 ist ein unglaublicher Glücksfall, denn er erlaubt eine genaue Altersbestimmung des Mare Imbrium.» Der 206 Gramm schwere Stein ist aufgrund seiner Geschichte, wissenschaftlich betrachtet, wertvoller als das von den Astronauten heimgebrachte Mondgestein – nur war die Beschaffung viel billiger. Als Leihgabe des Staates Oman ist er im Naturhistorischen Museum Bern ausgestellt.

Beda Hofmann ist nicht allein mit seiner Begeisterung für Meteoriten. Nirgendwo zeigt sich dies besser als an der weltweit grössten Meteoritenbörse im elsässischen Ensisheim, einem Städtchen nördlich von Mülhausen, 45 Kilometer von der Schweizer Grenze entfernt. Hier treffen sich im Juni jeweils Hunderte von professionellen Meteoritensammlern, Forschern und Laien. Einige wollen ihre Funde zu Geld machen, andere hoffen auf wissenschaftlich interessante Objekte. Viele frönen einfach ihrer Leidenschaft. Hobbyastronom Peter Willich aus dem Zürcher Oberland ist einer davon. «Mit einem Meteoriten kann ich meine Sehnsucht nach dem All mit Händen greifen», sagt er. «In manchen Meteoriten befindet sich ein Rest von Sternenstaub, der älter ist als unser Sonnensystem.»

Er hält einen faustgrossen Meteoriten in Händen und verhandelt mit dem marokkanischen Verkäufer Said Hadday über den Preis. Es gilt: je seltener, desto teurer. Das Bruchstück eines häufigen Meteoritentyps aus Asteroiden ist für ein paar Euro zu haben, ein Gramm eines Mars- oder Mondmeteoriten kostet bis zu 1000 Euro. In den Schaukästen lockt extraterrestrisches Gestein von diversen Fundorten, besonders häufig aus Marokko. Das nordafrikanische Land hat sich zu einer Drehscheibe des weltweiten Meteoritenhandels entwickelt, die Marokkaner sind im Business omnipräsent. In der Sahara finden sich – wie in Oman – leicht Steine.

Ensisheim verdankt seine weltberühmte Börse dem ältesten in Europa verbürgten Meteoriteneinschlag. Am Vormittag des 7. November 1492 erschütterte ein gewaltiger Knall die Gegend. Ein 150 Kilogramm schwerer Meteorit donnerte ausserhalb der Stadtmauern in ein Weizenfeld. Die Menschen hielten den Feuerstein, der einen zwei Meter tiefen und fünf Meter breiten Krater zurückliess, für ein Zeichen Gottes. Das Geschoss inspirierte den Basler Autor Sebastian Brant (1458–1521) zu einem Text über den Meteoriten, der Leid und Elend über die Franzosen bringen werde. Er stachelte mit dieser Interpretation König Maximilian I. von Habsburg an. Der Heerführer quartierte sich mit seinen Soldaten in Ensisheim ein, liess den Meteoriten in die Kirche schleppen und schwor seine Truppen vor dem himmlischen Stein auf den Kampf ein. In den folgenden Schlachten besiegten sie die Franzosen. Nicht nur Brant verlieh dem «Donnerstein» weitherum Publizität, auch der Maler Albrecht Dürer, der sich damals in Basel aufhielt, verewigte den Stein im Kupferstich «Melencolia I».

Meteoritenjäger Beda Hofmann besucht die Ensisheimer Börse regelmässig. «Man trifft Kollegen und findet auch mal ein interessantes Stück.» Besonders abgesehen hat es der Berner Experte auf Meteoriten mit mikroskopisch kleinen Strukturen, die auf Leben hinweisen können. «Meteoriten sind eine einzigartige Gelegenheit für die Suche nach Leben im All», sagt Hofmann. In manchen finden sich einfache Verbindungen wie Aminosäuren, die auch in lebenden Organismen vorkommen. Da es auf der Oberfläche des Mars einst Wasser gab, ist die Existenz von Mikroorganismen auf unserem Nachbarplaneten durchaus denkbar. Leben auf erdnahen Planeten oder Asteroiden könnte auch auf einen starken Meteoriteneinschlag auf der Erde zurückgehen, bei dem Mikroben ins All geschleudert wurden. Beda Hofmann sucht in Meteoriten seit Jahren nach versteinerten Spuren von Kleinstlebewesen. An grüne Männchen vom Mars glaubt er nicht. 


Im August 1996 erregte ein Team um den amerikanischen Astrobiologen David McKay Aufsehen. Die Wissenschaftler der Nasa behaupteten, im Marsmeteoriten ALH84001 Spuren von Mikroben nachgewiesen zu haben. Gab es einst Leben auf dem Mars? Lag der erste Beweis für ausserirdisches Leben vor? Die mutmasslichen Mikroben stammten laut McKay aus der Frühzeit des noch jungen Planeten und hinterliessen Abbauprodukte und Versteinerungen. Vor 13'000 Jahren landete der Stein in der Antarktis, 1984 wurde er dort gefunden. Nach jahrelangen Analysen kam McKay zu seinem sensationellen Befund. Während Wochen wurde eine leidenschaftliche Diskussion über Leben auf dem Mars geführt, dann verebbte das öffentliche Interesse. «Das Rätsel von ALH84001 ist noch nicht gelöst», sagt Beda Hofmann.

Es ist unheimlich schwierig, Spuren in Meteoriten zu deuten. Die Stein- und Eisenbrocken rotieren während Jahrmilliarden im All und sind dort den aggressiven kosmischen Strahlen ausgesetzt. In der Schlussphase erhitzen sie sich auf Tausende von Grad, verformen sich und donnern mit mehreren tausend Stundenkilometern zu Boden. «Meteoriten sind geologische Wundertüten», sagt Hofmann. «Das macht sie für uns so interessant.»

Manche Meteoritenforscher sehen in den Irrläufern aus dem All nicht nur interessante Botschafter. Sie betrachten sie als eine tödliche Gefahr. Vor 65 Millionen Jahren stürzte ein Brocken von 15 Kilometern Durchmesser beim heutigen Mexiko auf die Erde und schuf den 200 Kilometer grossen Chicxulub-Krater, der heute unter der Meeresoberfläche bei der Halbinsel Yukatan liegt. Der Einschlag führte mit zeitgleichen Magmaausbrüchen in Asien zu einer Klimaveränderung und einem Massensterben von Pflanzen- und Tierarten, darunter die Dinosaurier.

Zwischen dem Einschlag des Chicxulub-Meteoriten und dem des nächsten vergleichbaren Meteoriten vergingen über 30 Millionen Jahre. Asteroiden von einem Kilometer Durchmesser krachen, statistisch betrachtet, alle 600'000 Jahre auf die Erde. Die Wahrscheinlichkeit, von einem Meteoriten getötet zu werden, veranschlagt die Wissenschaft auf etwa 1 zu 1,5 Millionen.

Die Einschläge kleinerer Irrläufer sind häufiger. Steine von 50 bis 200 Metern Durchmesser krachen in Abständen von Hunderten bis Tausenden Jahren auf die Erde. Einer der grössten Asteroiden, die niedergingen, als der moderne Mensch die Erde bereits besiedelte, war 50 Meter breit. Der Brocken aus Eisen und Nickel traf vor rund 50 000 Jahren im US-Bundesstaat Arizona auf die Erde. Beim Aufprall verdampfte der Meteorit vollständig und hinterliess den einen Kilometer breiten Barringer-Krater, der heute Scharen von Touristen anzieht.

Gefährliche Einschläge auf der Erde sind extrem selten. Astronomen warnen aber vor bis zu 200 Meter grossen kosmischen Geschossen. Ein solcher Meteorit würde verheerende Schäden anrichten, wenn er auf eine Grossstadt träfe. Die amerikanischen und europäischen Weltraumbehörden suchen deshalb den Himmel kontinuierlich nach Asteroiden ab, die der Erde nahe kommen. Als risikoreich gilt etwa Apophis 99942, der voraussichtlich im Jahr 2029 knapp an der Erde vorbeirasen wird. Knapp heisst in diesem Fall 30'000 Kilometer.

Alan Harris vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt beschäftigt sich mit Projekten zur Asteroidenabwehr. Vor kurzem hat er von der Europäischen Kommission 5,3 Millionen Euro für eine Studie erhalten. Sie soll verschiedene Massnahmen evaluieren. Es existieren bereits konkrete Ideen, wie ein gefährlicher Asteroid aus seiner Bahn gelenkt oder gar zerstört werden könnte (siehe nachfolgende Box «Meteorit-Abwehrstrategien»).

Beda Hofmann hat keine schlaflosen Nächte wegen Einschlägen. Zu klein seien die meisten Meteoriten und deshalb ungefährlich. Der letzte in der Schweiz dokumentierte Meteorit wog 3,4 Kilogramm und krachte anno 1928 bei Utzenstorf BE zu Boden, ohne Unheil anzurichten. Statistisch betrachtet, fallen in der Schweiz jährlich 3,3 Meteoriten mit einer Masse von mehr als zehn Gramm vom Himmel. Von den meisten merken und sehen wir nichts.

Ganz anders in Oman, wo sich im Lauf der Zeit unzählige der dunkel gefärbten Steine angesammelt haben. Auch im Januar 2013 wird Beda Hofmann wieder mit einer kleinen Gruppe in die Kiesebenen zwischen der Rub-al-Khali-Wüste und dem Arabischen Meer reisen. Sein Traum: ein Gestein vom Mars mit Spuren von Leben zu finden.

Asteroiden

Milliarden von Steinbrocken umkreisen die Sonne zwischen Mars und Jupiter. Viele Asteroiden sind nur einige Meter gross, manche haben mehrere hundert Kilometer Durchmesser wie Vesta (Bild). Sie bestehen aus Gestein, Metall oder einer Mischung von beiden und wenig Wasser. Der Asteroidengürtel entstand zeitgleich zu unserem Sonnensystem.

Kometen

Am Rande des Sonnensystems befinden sich in der Oortschen Wolke Milliarden von Kometen. Die aus Eis und Staub geformten Brocken umkreisen die Sonne. Manchmal verlässt einer die Randzone. Wenn er sich der Sonne nähert, entwickelt sich aus seinem Kern ein Kopf mit zwei Schweifen, was zum Beispiel beim Kometen Hale-Bopp 1997 mit blossem Auge sichtbar war (Bild). Der Kern von Kometen ist aus dem gleichen Material wie Asteroiden.

Meteoriten

Gesteins- und Metallbrocken aus dem All, die in der Atmosphäre nicht verglühen und auf die Erde fallen, heissen Meteoriten. Die Lichterscheinung am Himmel ist der Meteor. Am häufigsten sind Steinmeteoriten von Asteroiden, die auch Eisen enthalten, weshalb sie magnetisch und schwerer als irdisches Gestein sind. Am zweithäufigsten sind Eisenmeteoriten. Sie bildeten sich im Innern von Asteroiden. Bisher wurden auf der Erde über 44'000 Meteoriten gefunden.

Mars- und Mondmeteoriten

Stürzt ein grosser Meteorit auf Mars oder Mond, kann beim Aufprall Gestein hochgeschleudert werden, das die Mondanziehungskraft überwindet. Manchmal landet es auf der Erde. Mond- und Marsmeteoriten sind selten und nicht magnetisch, da sie kein Eisen und Nickel enthalten. Bis jetzt wurden 156 Mond- und 106 Marsmeteoriten gefunden, das sind 0,5 Prozent aller Meteoriten.

Konkurrierende Entstehungstheorien

Als die «Apollo»-Astronauten 1969 auf dem Mond landeten, gab es zwei konkurrierende Theorien zu seiner Entstehung: Laut der einen formte sich der Trabant unabhängig von der Erde und wurde von ihrer Schwerkraft eingefangen. Laut der anderen spaltete sich der Mond einst von der Erde ab und umkreist sie seither. Vom Mondgestein erhofften sich die Wissenschaftler eine Klärung des Rätsels. Doch die Gesteine konnten die Frage nur teilweise beantworten. Einerseits sind Mond- und Erdgestein fast gleich alt und ähneln sich stark, was auf einen gemeinsamen Ursprung hinweist. Anderseits unterscheiden sie sich in Bezug auf ihr magnetisches Profil. Eine damals neue Theorie präsentierte der Planetenforscher William Hartmann 1975: Der Mond sei das Resultat einer Kollision der jungen Erde mit einem etwa marsgrossen, Theia genannten Planeten.

Kosmischer Crash

Der kleine, noch junge Planet raste vor rund viereinhalb Milliarden Jahren auf die Erde zu. Beim Zusammenprall wurden grosse Mengen Gestein ins All geschleudert. Aus ihnen hat sich der Mond geformt. Die als «Giant Impact» bezeichnete Theorie ist anerkannt. Zwar gibt es Unklarheiten, etwa bei der Frage, wieso sich aus dem Gemisch von Erd- und Theia-Material ein Körper bildete, der vorwiegend aus irdischem Material besteht. Doch aktuelle Simulationen der Kollision liefern dazu schlüssige Antworten.

Dauerbeschuss durch Meteoriten

In der Frühphase des noch jungen Planetensystems waren der Mond und die Erde einem heftigen Bombardement durch Meteoriten ausgesetzt. Auf der Erde milderte die Atmosphäre die Kraft der Treffer. Geologische und biologische Aktivitäten ebneten die Krater ein, so dass nur noch wenige sichtbar sind. Auf dem Mond blieben sie erhalten. Nach etwa einer Milliarde Jahre liess die Häufigkeit der Einschläge nach. Es folgte eine Phase starker vulkanischer Aktivität. Die Krater füllten sich mit Lava aus der Tiefe und bildeten die Mondmeere, zum Beispiel das Mare Imbrium, das «rechte Auge» des Mondes. Sie erscheinen von der Erde aus als dunkle, die höher liegenden als helle Gebiete.