"Die Welt steht auf kein' Fall mehr lang". So lautet der Refrain des berühmten "Kometenlieds", das der österreichische Autor Johann Nestroy als Teil seines Theaterstücks "Der böse Geist Lumpacivagabundus" geschrieben hat. Es geht darin um den Verfall der Welt, die Dummheit der Menschen und den deswegen nahenden Weltuntergang. Und untergehen wird die Welt durch den Einschlag eines Kometen. Dass Kometen als Unheilbringer und böse Omen angesehen werden, ist allerdings nicht neu. Das haben die Menschen schon in der Antike geglaubt; es wäre also nicht überraschend, wenn Nestroy sich für sein Lied an diesem Motiv bedient hätte. Im Fall des Kometenliedes gibt es aber einen realen Himmelskörper als Inspiration: 3D/Biela beziehunsweise Bielas Komet.

Dieser Himmelskörper wurde das erste Mal im Jahr 1772 beschrieben. Es ist davon auszugehen, dass er auch früher schon immer wieder mal am Himmel der Erde zu sehen war; aber wenn es entsprechende Beobachtungen gibt, dann lassen sie sich heute nicht mehr zweifelsfrei dem Objekt zuordnen, dass wir heute "Bielas Komet" nennen. Am 8. März 1772 aber hat der französische Astronom Jacques Laibats-Montaigne in Limoges einen bis dahin unbekannt Kometen entdeckt und konnte diese Entdeckung bei Beobachtungen in der nächsten Nacht bestätigen. Die Daten waren aber nicht gut genug, um daraus eine wirklich vernünftige Umlaufbahn zu berechnen und im April war der Komet nicht mehr zu sehen. Das nächste Mal hat er sich dann erst 1805 gezeigt. Es war wieder ein Franzose, der ihn zuerst gesehen hat: Jean-Louis Pons aus Marseille hat am 10. November 1805 einen Kometen beobachten und diverse andere Astronomen konnten ihn ebenfalls sehen. Er war so hell, dass er auch ohne Teleskop sichtbar war und auf der ganzen Welt konnte man ihn bis Dezember beobachten. Bei der Durchsicht der gesammelten Daten ist dem deutsche Astronom Heinrich Wilhelm Olbers aufgefallen, dass die Bahn der des Kometen aus dem Jahr 1772 ziemlich ähnlich sieht und es sich vielleicht um das selbe Objekt handelt. Aber es gab immer noch zu wenig Daten, um zweifelsfrei eine Umlaufbahn zu berechnen.

Dann kam das Jahr 1826 und der deutsch-österreichische Astronom Wilhelm von Biela. Biela stammt aus einem thüringischen Adelsgeschlecht, wurde aber Offizier im österreichischen Heer. Er nahm unter anderem an der Völkerschlacht von Leipzig teil, aber neben seiner militärischen Tätigkeit interessierte er sich auch für Astronom und führte immer wieder entsprechende Beobachtungen durch. Und dabei entdeckte er am 27. Februar 1826 den typischen Nebelfleck eines Kometen am Himmel. Mit seinen Beobachtungsdaten und denen anderer Astronomen war Biela in der Lage, eine Umlaufbahn zu berechnen und er stellte fest, dass sie sehr ähnlich der Bahnen war, die die Kometen aus den Jahren 1772 und 1805 hatten. So ähnlich, dass es sich um dasselbe Objekt handeln musste. Biela berechnete, dass es sich um ein Objekt handeln muss, dass auf einer Umlaufbahn von circa 6,5 Jahren um die Sonne kreist. Und mittlerweile waren die Daten so gut, dass auch andere seine Berechnungen bestätigen konnten. Man konnte jetzt also einerseits berechnen, wann dieser Komet wieder am Himmel der Erde auftauchen wird. Und andererseits nannte man das Objekt jetzt "Bielas Komet", zu Ehren des Mannes, der seine Bahn erstmals genau bestimmen konnte.

Und auf dieser Bahn sollte der Komet 1832 wieder zu sehen sein, frühestens im September. Und tatsächlich konnte der englische Astronom John Herschel den Kometen am 24. September in seinem Teleskop sehen. Bei seinem nächsten Besuch im Jahr 1839 waren die Bedingungen ungünstig für eine Beobachtung, aber 1846 klappte es wieder. Da wurde der Komet auch vom amerikanischen Marineoffizier Matthew Maury beobachtet. Er ist heute zwar vor allem als Meeresforscher bekannt für seine Erstellung von Wind- und Strömungskarten, der auch als erster die Rolle des Golfstroms für das Klima in Europa beschrieben hat. Aber wenn man die ganze Zeit auf dem Meer die Welt beobachtet, dann fällt einem natürlich auch ein Komet ins Auge. Und Maury stellt fest, dass es sich bei Bielas Komet offensichtlich um zwei Objekte handelt. Das Phänomen des "Doppelkometen" wurde auch von anderen Astronomen festgestellt. Anscheinend war der Komet seit den letzten Beobachtungen auseinandergebrochen. Heute wissen wir, dass so etwas durchaus immer wieder passiert - aber damals war Bielas Komet das erste Objekt, bei dem man so etwas beobachten konnte. Beim nächsten Vorbeiflug 1852 war die Trennung in zwei große Stücke deutlich zu sehen. Die beiden Komponenten haben klar erkennbar getrennt am Himmel geleuchtet; zwischen ihnen war ein Winkelabstand von einem Grad oder anders gesagt: doppelt so viel Platz, wie der Vollmond am Himmel einnimmt. Das nächste Mal hätte Bielas Komet im Jahr 1859 kommen sollen und danach im Jahr 1866. Aber diesmal war nichts zu sehen. Ebensowenig wie im Jahr 1872 oder im Jahr 1885. Der Komet war verschwunden.

Heute haben wir ein besseres Bild von den Vorgängen. Vermutlich hat das erste große Zerbrechen irgendwann zwischen 1842 und 1843 stattgefunden, als der Komet den sonnenfernsten Punkt seiner Umlaufbahn erreicht hat. Er war circa 6 astronomische Einheiten weit weg, also das sechsfache der Distanz zwischen Erde und Sonne und damit noch ein Stück hinter der Umlaufbahn des Jupiters. Warum das passiert ist, lässt sich nicht eindeutig sagen. Kometen sind ja keine massiven Felsbrocken, sondern Ansammlungen aus mehr oder weniger großen Gesteinsstücken, durchmischt mit Eis und Staub. Jedesmal wenn sich ein Komet auf seiner Bahn der Sonne nähert, wird ein Teil des Eises gasförmig, strömt ins All und reisst dabei Staub und Gestein von der Oberfläche mit sich. Und wenn das zu oft passiert, kann es sein, dass der ganze Komet den Zusammenhalt verliert und zerbricht. Es kann genauso gut auch sein, dass er irgendwo im All mit Trümmern von anderern auseinanderbrechen Kometen in Kontakt gekommen ist, die den Vorgang ausgelöst oder beschleunigt haben. Fest steht nur: Mittlerweile ist er weg. Wir können höchstens noch und mit ein bisschen Glück ein paar Bruchstücke von ihm sehen. So wie viele andere Kometen hat auch Bielas Komet eine Spur aus Staub entlang seiner Bahn hinterlassen. Und wenn die Erde diese Spur kreuzt, sehen wir mehr Sternschnuppen als sonst, weil die ganzen Staubteilchen bei ihrer Kollision mit dem Planeten die Atmosphäre zum Leuchten bringen. Über diese "Meteorströme" habe ich ja schon in einigen Folgen berichtet und im 19. Jahrhundert konnte man zwischen September und Dezember die "Andromediden" beobachten, also ein verstärktes Auftreten von Sternschnuppen, die aus Richtung des Sternbilds Andromeda zu kommen scheinen. Die meisten davon erreichen uns Mitte November und das waren teilweise wirklich viele. 1872 konnte man zum Beispiel teilweise mehrere Sternschnuppen gleichzeitig sehen, die über den Himmel sausen und 1885 waren es bis zu 300 Sternschnuppen pro Minute. Danach aber waren auch die Andromediden kaum noch zu sehen. Ein paar lassen sich ab und zu immer noch blicken, aber sie fallen kaum weiter auf. So wie der Komet selbst ist auch der von ihm ausgelöste Sternschnuppenschauer mittlerweile verblasst.

Deutlicher sind die Spuren, die Bielas Komet in der Literatur hinterlassen hat. Gehen wir noch einmal kurz zurück ins Jahr 1832. Das war das Jahr, für das die Rückkehr des Kometen dank Bielas Berechnungen das erste Mal gut vorhergesagt werden konnte. Damals waren überhaupt nur drei andere solcher periodischer Kometen bekannt, also Kometen, bei denen man wusste, dass sie einer regelmäßigen Bahn um die Sonne folgen. Einer davon war der Enckesche Komet der ebenfalls für 1832 erwartet wurde. Und der berühmte Halleysche Komet sollte 1835 an der Erde vorbeifliegen. Es war also kein Wunder, dass man damals einerseits viel über Kometen gesprochen hat und das andererseits die "Kometenfurcht" ausgebrochen ist, also die Angst der Menschen vor dem Unheil, dass ein Komet angeblich bringen soll beziehungsweise vor einer Kollision der Erde mit dem Kometen. Man wusste dank Bielas Berechnungen, dass sein Komet die Umlaufbahn der Erde tatsächlich kreuzt - bzw. fast. Aber man wusste auch, dass die Erde zu diesem Zeitpunkt ganz woanders auf ihrer Bahn sein wird und keine Gefahr besteht. Oder besser gesagt: Die Astronomie wusste das, den Medien war das aber egal und man hat fröhlich über Gefahren spekuliert oder gleich den Weltuntergang prophezeit. Es gab Leute, die Sintfluten vorhergesagt haben oder den Ausbruch der Cholera. Natürlich hat Johann Nestroy das alles mitbekommen und in seinem "Kometenlied" verarbeitet, dass 1833 in Wien uraufgeführt wurde. Ich erspare es den Hörerinnen und Hörern, dieses Lied hier vorzutragen. Möchte euch aber dennoch nicht die wunderbare Einleitung dazu vorenthalten, die der Schuster Knierim im Theaterstück erzählt. Er ist der einzige, der fest daran glaubt, dass der Komet die Welt zerstören wird und hat dafür gute Argumente:

"Die [Peppi] glaubt nicht an den Kometen, die wird Augen machen. – Ich hab die Sach schon lang heraus. Das Astralfeuer des Sonnenzirkels ist in der goldenen Zahl des Urions von dem Sternbild des Planetensystems in das Universum der Parallaxe mittelst des Fixstern-Quadranten in die Ellipse der Ekliptik gerathen; folglich muß durch die Diagonale der Approximation der perpendikulären Cirkeln der nächste Komet die Welt zusammenstoßen. Diese Berechnung ist so klar wie Schuhwix. Freilich hat nicht Jeder die Wissenschaft so im klein Finger als wie ich; aber auch der minder Gebildete kann alle Tag Sachen genug bemerken, welche deutlich beweisen, daß die Welt nicht lang mehr steht. Kurzum, oben und unten sieht man, es geht rein aufn Untergang los."

"Professor Dicke, würden Sie bitte prüfen, ob das irgendeinen Sinn ergibt?". Diesen Satz hat James Faller im Jahr 1962 in die Ecke einer kurzen Notiz geschrieben, die er seinem Chef, dem Physiker Robert Dicke zeigen wollte. Der Text von Faller trug den Titel "A Proposed Lunar Package (A Corner Reflector on the Moon)" und darin wird ein wissenschaftliches Experiment beschrieben, dass auf dem Mond durchgeführt werden könnte. Faller hat sich einen Reflektor vorgestellt, der auf der Mondoberfläche platziert wird und der von der Erde aus mit einem Laserstrahl angepeilt werden kann. Wenn das Laserlicht davon wieder zurück auf die Erde reflektiert wird, lässt sich aus der Laufzeit des Strahls die Distanz zwischen Erde und Mond messen. Robert Dicke schickte die Notiz von Faller mit der Anmerkung "Vielleicht können wir darüber mal diskutieren" zurück und offensichtlich haben sie das auch gemacht, denn als sieben Jahre später Neil Armstrong und Buzz Aldrin als erste Menschen auf dem Mond gelandet sind, hatten sie genau so ein Lunar Laser Ranging Experiment mit Gepäck.

Aber was soll es eigentlich bringen, Laserstrahlen zwischen Mond und Erde hin und her zu schicken? Mehr als man glauben würde, wie wir im Verlauf dieser Folge noch erfahren werden. Die Geschichte des "Lunar Laser Rangings", wie diese Art der Experimente offiziell heißt, hat aber nicht mit James Faller begonnen, sondern ein kleines bisschen davor. Am 9., 10. und 11. Mai 1962 haben der amerikanische Ingenieur Louis Smullin und der italienische Physiker Giorgio Fiocco, die damals beide am Massachusetts Institute of Technology, dem MIT, gearbeitet haben, ebenfalls probiert, Laserechos vom Mond zu erhalten. Die Ergebnisse haben sie kurz danach unter dem Titel "Optische Echos vom Mond" veröffentlicht, darin aber eigentlich nur festgestellt, dass es prinzipiell möglich ist, Laserstrahlen von der Erde aus in Richtung Mond zu schicken und die von der Mondoberfläche reflektierten Strahlen wieder zu registrieren. Wenn man damit aber wissenschaftlich sinnvolle Arbeit machen will, braucht es das, was James Faller sich überlegt hat: Reflektoren auf dem Mond.

So ein Laserreflektor besteht üblicherweise aus Tripelprismen, also Bauteilen aus Glas, die auftrefendes Licht wieder in die Richtung zurückschicken, aus der es gekommen ist. Wir kennen das alle aus dem Alltag, zum Beispiel von den "Katzenaugen", die wir an unsere Fahrräder montieren um besser sichtbar zu sein. Für Experimente auf dem Mond kann man aber nicht einfach ein paar Katzenaugen aus Plastik ins All schicken. Die Reflektoren, die 1969 mit der Apollo-Mission zum Mond geflogen sind, bestanden aus einigen hundert solcher Tripelprismen, die jeweils 4 Zentimeter im Durchmesser hatten. Sie bestanden aus einem speziellen Quarzglas, das besonders stabil gegenüber dem Einfluss der kosmischen Strahlung ist. Normale Materialien würden durch diese hochenergetische Strahlung sehr schnell so zerstört werden, dass sie nicht mehr sinnvoll reflektieren können. Das Glas entwickelt und die Prismen gebaut hat übrigens eine deutsche Firma: Heraeus aus Hanau. Und als Neil Armstrong und Buzz Aldrin am 21. Juli 1969 am Mond gelandet waren, gehörte zu ihren ersten Aufgaben dort auch die Installation des Laser-Reflektors. Zwei weitere sind mit Apollo 14 und Apollo 15 zum Mond geflogen und auch die sowjetischen Mondrover Lunokhod 1 und Lunokhod 2, die 1970 und 1973 auf dem Mond gelandet sind, waren mit kleinen Reflektoren ausgestattet.

Aber was stellt man nun mit diesen Dingern an und vor allem wie stellt man es an? Das Prinzip ist einfach: Man schickt einen Laserstrahl von der Erde ins All, der genau auf einen der Laserreflektoren gerichtet ist. Dort wird er reflektiert und mit einem passenden Teleskop wird der zurückkehrende Strahl registriert. Man misst die Zeit, die dieses Hin und Her gedauert hat und daraus lassen sich jede Menge spannende wissenschaftliche Daten ableiten. In der Praxis ist das alles aber sehr viel schwerer. Gleich der erste Versuch, direkt nach der Landung von Armstrong und Aldrin am 21. Juli 1969, ist fehlgeschlagen, weil der Astronom Joseph Miller und seine Kollegen von der Lick-Sternwarte in den USA den Laserstrahl auf die falsche Stelle gerichtet haben. Aber kurz danach, schon am 1. August 1969, waren sie erfolgreich. Und das war eine durchaus beeindruckende Leistung! Wir dürfen uns die Laserstrahlen nicht so vorstellen, wie die, wir zum Beispiel von den Laserpointern im Alltag kennen. Beziehungsweise schon, denn es sind ja in beiden Fällen Laserstrahlen. Aber mit einem Laserpointer zeigen wir auf Objekte, die vielleicht ein paar Meter entfernt sind. Der Mond ist aber gut 400.000 Kilomter weit weg und das ist etwas ganz anderes. Ein typischer Laserstrahl, der bei den Lunar Ranging Experimenten verwendet wird, ist kein eng fokusierter Strahl mehr, wenn er auf dem Mond auftrifft! Selbst der beste Laser lässt sich nicht unendlich weit fokusieren, der Strahl läuft irgendwann auseinander und um so weiter, je weiter er sich bewegt. Oder anders gesagt: Der Laserstrahl, der von der Erde aus auf den Weg geschickt wird, hat beim Eintreffen auf dem Mond einen Durchmesser von circa 6,5 Kilometern. Das ist sehr viel, aber dann auch wieder nicht. 6,5 Kilometer auf 400.000 Kilometer Entfernung ist eigentlich nichts, besonders dann, wenn man damit einen ganz bestimmten Punkt der Mondoberfläche treffen will. Das ist ungefähr so, als wolle man mit einem Gewehr eine 1-Cent-Münze treffen, die 3 Kilometer weit weg ist. Es ist also gar nicht so schlecht, wenn der Laserstrahl sich ein wenig aufweitet, denn das erhöht die Chance, den Reflektor zu treffen. Aber natürlich verliert man dadurch auch ein wenig Helligkeit. Oder besser sehr gesagt: Sehr viel Helligkeit. Ein typischer Laserpuls, den man für die Lunar Ranging Experimente verwendet besteht aus ein paar hundert Billiarden Photonen. Die meisten davon landen irgendwo, aber nicht auf der Oberfläche des Reflektors. Die, die dort wieder zurück zur Erde geschickt werden, kommen aber natürlich auch nicht fokusiert an. Von den Billiarden Photonen werden am Ende nur ein paar von den Teleskopen auf der Erde detektiert. Und "ein paar" heißt hier wirklich: Eine einstellige Zahl, irgendwas zwischen einem und fünf Photonen.

Man kann also nicht einfach mit einem Laser auf den Mond schießen und sieht dann dort den Reflektor aufleuchten. Es ist eine komplexe Aufgabe, die wenigen Photonen zu registrieren, die wieder zurück kommen. Beziehungsweise: Sie zu identifizieren. Wüsste man nicht vorher schon, wann sie wieder ankommen müssen und vor allem um welche Art von Licht es sich handelt, hätte man keine Chance. Auch deswegen ist es wichtig, diese Experimente mit Laserlicht zu machen: Alle Photonen, die der Laser aussendet haben exakt die selbe Energie und das gilt auch für die, die wieder zurückkommen. Oder anders gesagt: Das Licht des Lasers ist einfarbig und man muss nur nach Photonen mit genau dieser Farbe suchen. Einfach ist das alles immer noch nicht, man muss auch berücksichtigen, dass der Laser sich durch die Atmosphäre der Erde bewegt, dass der Mond sich bewegt, und so weiter. Aber mittlerweile sind wir sehr gut darin geworden, diese Experimente durchzuführen. Wir können die Reflektoren am Mond anpeilen und genau registrieren, wann und wie viel Licht zurück kommt. Mit sehr viel Mathematik und Statistik kann man diese Daten dann sinnvoll auswerten und das erste und direkteste Ergebnis ist die Distanz zwischen Erde und Mond. Wir wissen, wie schnell sich das Licht bewegt, und wenn wir wissen, wie lange es zum Mond und wieder zurück braucht, können wir bestimmen, wie weit der Mond weg ist. Und zwar sehr, sehr genau, bis auf den Millimeter. Das wiederum macht viele andere wissenschaftliche Messungen möglich. Ich habe in den vergangenen Folgen der Sternengeschichten immer wieder mal über das Phänomen der Gezeitenreibung gesprochen. Kurz gesagt: Der Mond übt Gezeiten auf die Erde aus; die Erde aber auch genau so auf den Mond. Das hat - ohne jetzt die Details zu wiederholen - zur Folge, dass sich die Erdrotation im Laufe der Zeit abbremst und das wiederrum führt dazu, dass der Mond sich im Laufe der Zeit von der Erde entfernt. Dank des Lunar-Rangings können wir das auch exakt messen: Der Abstand zwischen Erde und Mond vergrößert sich pro Jahr um 3,8 Zentimeter.

Das ist aber erst der Anfang! Wenn man über Jahre und Jahrzehnte immer wieder den Abstand zwischen Erde und Mond bestimmt, dann kann man natürlich auch sehr, sehr exakt bestimmen, auf welcher Bahn er sich bewegt; wie er sich um seine Achse dreht, und so weiter. Und mit diesen Daten lässt sich sehr viel anfangen. Die beobachtete Bewegung des Mondes stimmt zum Beispiel exakt mit dem überein, was aus Einsteins Relativitätstheorie folgt. Oder andersherum: Wenn wir mit noch präziseren Messungen noch bessere Daten bekommen, dann könnten die vielleicht Abweichungen zeigen und uns Hinweise darauf geben, wie eine Gravitationstheorie aussehen muss, die über Einstein hinaus geht. Aus der Rotation und der Bewegung des Mondes können wir aber auch Rückschlüsse über sein Inneres ziehen und da zeigen uns die Daten, dass der Kern des Mondes flüssig sein muss. Und so weiter: Die Lunar-Laser-Ranging-Experimente sagen uns nicht einfach nur, wie weit der Mond entfernt ist, sondern helfen uns dabei, das Verhalten des ganzen Himmelskörpers zu verstehen. Wir lernen dabei etwas über die Grundlagen der Physik und sogar über unsere eigene Erde. Denn wir können die Daten der Experimente auch nutzen, um die Position der Bodenstationen sehr exakt zu bestimmen. Und im Laufe der Zeit die Veränderung dieser Koordinaten, das heißt, den Einfluss der Bewegung der Kontinentalplatten auf der Erde, geologische Prozesse, die den Boden heben oder senken, und so weiter.

Wir können die Frage, die James Faller 1962 an seinen Professor gestellt hat, also heute klar und deutlich beantworten: Ja, das ergibt definitiv sehr viel Sinn!

Unser Sonnensystem hat acht Planeten und diese Planeten haben zusammen sehr, sehr viele Monde. Wie viele es genau sind, wissen wir nicht, weil wir noch nicht alle entdeckt haben und es auch keine eindeutige Definition dessen gibt, was ein "Mond" ist. Aber wenn wir die ausreichend großen Himmelskörper nehmen, bei denen kein Zweifel an ihrer Mondhaftigkeit besteht, dann sind da auf jeden Fall ein paar hundert von ihnen. Abgesehen vom Mond unserer Erde waren die ersten anderen Monde, die wir entdeckt haben, die des Jupiter. Beziehungsweise die vier größten Monde des Jupiters, die Galileo Galilei im Jahr 1610 gefunden hat. Es sind beeindruckende Himmelskörper: Da ist Io, das vulkanisch aktivste Objekt im Sonnensystem. Und Europa, der Eismond mit dem riesigen Wasserozean unter einer dicken Eiskruste, der als einer der besten Orte für die Suche nach außerirdischem Leben gilt. Und natürlich ist da Ganymed, mit einem Durchmesser von 5262 Kilometern der größte Mond des Sonnensystems und sogar noch größer als der Planet Merkur. Galileo Galilei hat damals aber vier Monde entdeckt und der vierte galileische Mond wird immer ein wenig ignoriert. Und genau deswegen bekommt er heute eine eigene Folge der Sternengeschichten. Wir werden uns Kallisto ganz genau ansehen. Kallisto, den man zwar immer mitaufzählt, wenn man die großen Monde des Jupiters und die großen Monde des Sonnensystems auflistet - über den man aber ansonsten eher wenig spricht. Dabei gäbe es genug zu erzählen!

Kallisto ist der zweitgrößte Mond des Jupiters und der drittgrößte Mond des ganzen Sonnensystems. Er hat einen Durchmesser von 4820 Kilometern und ist der äußerste der vier großen Jupitermonde. Der Abstand zwischen Jupiter und Kallisto beträgt circa 1,9 Millionen Kilometer, also circa das fünffache der Distanz zwischen Erde und Erdmond. Für eine Runde um Jupiter braucht Kallisto 16 Tage und 16,5 Stunden und die Umlaufbahn des Mondes ist fast exakt kreisförmig und kaum geneigt gegenüber der Äquatorebene des Jupiters. So wie der Erdmond hat auch Kallisto eine gebundene Rotation, das heißt er dreht sich während eines Umlaufs um Jupiter auch exakt einmal um seine eigene Achse und von Jupiter aus ist deswegen immer die selbe Seite von Kallisto zu sehen.

Ich habe vorhin gesagt, dass Kallisto der drittgrößte Mond des Sonnensystems ist und er ist fast genau so groß wie der Planet Merkur, dessen Durchmesser nur knapp 50 Kilometer größer ist. Aber auch wenn Kallisto fast so groß wie ein Planet ist; seine Masse ist deutlich geringer. Kallisto ist ein Eismond, das heißt er hat eine sehr geringe Dichte, weil er im Gegensatz zu einem typischen Planeten wie der Erde oder dem Merkur keinen Kern aus Metall hat, sondern nur aus Eis und Gestein besteht.

wenn wir uns die eisige Oberfläche von Kallisto anschauen, fallen sofort die unzähligen Krater auf. Tatsächlich hat nur der Saturnmond Phoebe eine höhere Dichte an Einschlagskratern als Kallisto. Und im Gegensatz zu anderen Himmelskörpern gibt es auf Kallisto auch fast nur Einschlagskrater. Man sieht dort keine Gebirgszüge, Hochebenen, Täler oder andere Oberflächenmerkmale - was daran liegt, dass seine Kruste vor allem aus Wassereis besteht, in dem sich fast kein Gestein befindet. Bei einer durchschnittlichen Temperatur von -140 Grad Celsius ist das Eis zwar härter als Stein, aber im Laufe der Zeit gibt die Eiskruste nach und etwaige Gebirge oder andere große Strukturen werden eingeebnet.

Eine Ausnahme bildet das gigantische Einschlagsbecken, dass den Namen "Valhalla" bekommen hat. Es fällt beim Anblick von Kallisto sofort ins Auge: Eine circa 600 Kilometer durchmessende helle Zentralregion ist von mehreren ringförmigen Strukturen umgeben, wobei die äußersten Ringe gut 3000 Kilometer durchmessen. Es muss durch einen enormen Einschlag entstanden sein, bei der ein großer Asteroid die äußere Kruste des Mondes komplett durchschlagen hat. Es ist schwer zu sagen, wann das passiert ist - die Schätzungen gehen davon aus, dass dieses Ereignis vor 2 bis 4 Milliarden Jahren stattgefunden hat. Aber auch wenn wir nicht wissen, wann das passiert ist, sagt uns die Existenz von Valhalla doch ein bisschen was über das Innere von Kallisto. Wenn ein vergleichbarer Einschlag zum Beispiel auf der Erde oder dem Mars stattgefunden hätte, würde man nicht nur einem enormen Krater erwarten, sondern auch eine entsprechende Struktur genau auf der gegenüberliegenden Seite des Planeten. Dort, wo sich die seismischen Schockwellen des Impakts auf der anderen Seite des Himmelskörpers treffen, sollte es ebenfalls großflächige Zerstörungen der Oberfläche geben. Auf Kallisto sieht man so etwas aber nicht, was bedeutet, dass die Wucht des Einschlags von einem weichen Material unter der harten Eiskruste aufgenommen wurde. Das kann entweder Eis sein, dass etwas wärmer ist oder aber sogar flüssig. Oder anders gesagt: Unter der Eiskruste von Kallisto könnte sich ein flüssiger Ozean befinden. Das wärmere Eis oder das Wasser hat dann schnell den großen Krater des Einschlags gefüllt und die Eisdecke darüber hat sich wieder neu gebildet, aber nicht so schön wie zuvor: Das Result sind die konzentrischen Ringe in der Oberfläche von Kallisto, die wir heute als "Valhalla" bezeichnen.

Die Existenz eines unterirdischen Ozeans haben auch Messungen nahegelegt, die die Raumsonde Galileo in den 1990er Jahren gemacht hat. Damals wurden auch Messungen des Magnetfelds von Kallisto angestellt und man hat gesehen, dass dessen Stärke sich verändert, während sich der Mond durch das viel stärkere Magnetfeld des Jupiters bewegt. Ein Grund dafür könnte die Existenz einer elektrisch leitenden Flüssigkeit unter der Kruste von Kallisto sein: Oder anders gesagt: Ein unterirdischer, circa 10 Kilometer tiefer Ozean aus salzigem Wasser, der unter der gut 200 Kilometer dicken Eiskruste von Kallisto liegt.

Tatsächlich bestätigen könnten wir das erst, wenn wir bessere Daten bekommen. Im Gegensatz zu anderen Monden ist Kallisto bis jetzt leider nur sporadisch untersucht worden. 1973 und 1974 sind die Raumsonden Pioneer 10 und Pioneer 11 an Jupiter vorbeigeflogen und haben erste Detailbilder machen können. 1979 sind dann Voyager 1 und 2 ebenfalls kurz vorbei geflogen. Längere und ausführlichere Beobachtungen gab es nur in den acht Jahren, die Galileo zwischen 1995 und 2003 im Jupitersystem verbracht hat. Erst in den 2030er Jahren wird Kallisto wieder von der europäischen Raumsonde JUICE besucht worden sein - und irgendwann spazieren vielleicht auch Menschen auf der Oberfläche des Jupitermondes herum.

Schon seit den 1980er Jahren hat man sich Gedanken gemacht, wohin Menschen nach der erfolgreichen Landung am Mond noch überall hinfliegen könnten. Klar, da ist der Mars, der immer im Zentrum der menschlichen Aktivitäten im Weltraum steht. Aber ansonsten wird es schwierig, zumindest in der relativen Nähe der Erde. Auf dem Merkur wäre es zu heiß und auf der Venus ebenso. Und im äußeren Sonnensystem kommen die Gasplaneten, auf deren Oberfläche man natürlich nicht landen kann, weil sie als Gasplaneten keine Oberfläche haben. Also hat man sich ihre Monde angesehen, aber die sind auch ein wenig kritisch. Jupiter ist von einem Strahlungsgürtel umgeben, also einer Zone, in der sein starkes Magnetfeld jede Menge geladene Teilchen des Sonnenwindes eingefangen hat. Die Bedingungen dort sind unangenehm für Menschen; wir würden diese Strahlung nicht lange aushalten und auch für unsere Technik ist das keine optimale Umgebung. Als die Raumsonde Pioneer 10 durch den Strahlunsgürtel des Jupiter geflogen ist, hat sie dabei einen Strahlendosis registriert, die circa dem 1000fachen der Dosis entspricht, die für uns Menschen tödlich ist.

Die großen Monde Io, Europa und Ganymed befinden sich alle innerhalb dieses Gürtels und sind daher keine sonderlich guten Ziele für uns Menschen. Aber Kallisto liegt außerhalb von Jupiters Strahlungsgürtel! Die NASA hat im Jahr 2003 eine Studie mit dem Titel "Human Outer Planets Exploration" veröffentlicht. Darin ging es um Ziele im äußeren Sonnensystem, die nach einer Marslandung sinnvollerweise für die menschliche Raumfahrt ins Auge gefasst werden können. Und aus all den Gründen, die ich gerade aufgezählt habe, hat sich Kallisto als vielversprechend herausgestellt. Man wäre dort einer vergleichsweisen geringen Strahlung ausgesetzt; die Oberfläche des Mondes ist geologisch relativ stabil und man könnte dort eine wunderbare Basis für weitere Erkundungsmissionen einrichten. Auf Kallisto könnte man das viele Eis verwenden, um daraus Wasserstoff für den Raketenantrieb zu bekommen. Man könnte Kallisto als Ausgangspunkt für kurze Forschungsmissionen zu den anderen Jupitermonden verwenden oder als eine Art Rast- und Tankstelle auf dem Weg von der Erde noch weiter hinaus ins Sonnensystem. Ein Raumfahrzeug, das von Kallisto aus startet kann die Gravitationskraft von Jupiter nutzen, um durch ein Fly-By-Manöver quasi ins All geschleudert zu werden und so Treibstoff sparen. Und zu erforschen gäbe es auf Kallisto selbst natürlich auch mehr als genug.

2003 hat die NASA geschätzt, dass Menschen irgendwann in den 2040er Jahren auf Kallisto landen könnten. Dieser Zeitplan ist mittlerweile natürlich nicht mehr aktuell; vor allem weil es auch keinerlei ernsthafte Bestrebungen gibt, so eine Mission auch wirklich durchzuführen. Aber wer weiß, was die Zukunft der Raumfahrt noch bringen wird. Vielleicht wird Kallisto irgendwann wirklich unsere erste Basis im äußeren Sonnensystem. Und dann wird niemand mehr diesen Jupitermond ignorieren können.

Folge 7 der Spezial-Serie! Es geht um die totale Sonnenfinsternis am 12. August und große kosmische Zufälle. Wer wissen will, wann genau die (partielle) Finsternis zu sehen ist, kann für Österreich hier nachsehen; oder ihr googelt einfach; diese Infos finden sich überall. Ich weise außerdem auf die Abstimmung zum Wissensbuch des Jahres hin und freue mich über eure Stimme. Mehr zu Claudius Frage über die Größe der Sterne findet ihr in dieser Sternengeschichten-Folge. Henrys 3D-Karte zum Podcast könnt ihr hier sehen.

Die Sonnenfinsternisbrillen beim Astronomieverlag gibt es mit diesem Link bzw. mit dem Rabattcode STERNENGESCHICHTEN. Wer aus Österreich bestellt bitte einfach ne Mail an info@astronomieverlag.de mit dem Rabattcode schreiben.

Mein neues Buch heißt “Die Farben des Universums” und ist ab jetzt überall erhältlich wo es Bücher gibt, so wie das Sternengeschichten-Hörbuch.

Meine anderen Podcast sind "Das Universum" und "Das Klima".

Die nächsten Live-Podcastaufzeichnungen von “Das Universum” im Radiokulturhaus werden am 21. September und am 16. Dezember stattfinden. Tickets gibt es hier.

Termine der Sciencebusters gibt es hier und die von "Das Universum" sind hier.

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"Der rotglühende Krater, durch den die SUNCRAFT hinabstürzte, war nur noch in seinen Ausläufern zu erkennen. Dort, wo sich blaue, schwefelgelbe, violettfarbene und jene erschreckend grünen Dunstwolken gezeigt hatten, stand jetzt eine lindgrüne Landschaft in dem klaren Bild – eine Landschaft, in der sich bewaldete Hügel abzeichneten, ein silbern spiegelnder See von ungeheuren Ausmaßen und an seinem Strande eine Ansammlung von Gebäuden, großen, kugelartigen Gebäuden, die sich kristallen und durchsichtig in die Flut von hellem, goldenem Licht erstreckten, das über der ganzen, weiten Landschaft lag."

Das ist eine Szene aus der Science-Fiction-Geschichte "Das Geheimnis der schwarzen Sonnenflecken" von Wayne Coover, die im Jahr 1955 veröffentlicht wurde. Darin fliegt das Raumschiff SUNCRAFT mit seiner Besatzung zur Sonne, um herauszufinden, ob man dort landen kann. Aus heutiger Sicht klingt das absurd; natürlich geht das nicht. Aber es ist ja auch nur eine Science-Fiction-Geschichte, da kann man sich sowas ja mal ausdenken. Tatsächlich beruht die Story von Wayne Coover aber auf einer wahren Begebenheit. Nicht die Sache mit der Landung auf der Sonne, so etwas haben wir natürlich nie probiert. Aber in den 1950er Jahren gab es Diskussionen darüber, ob die Sonne bewohnbar ist, es gab einen Streit, der am Ende vor Gericht entschieden werden musste und es gab sogar einen mysteriösen Todesfall.

Fangen wir im 18. Jahrhundert an, mit dem britischen Astronomen Wilhelm Herschel. Der hat im Jahr 1781 den Uranus entdeckt und sich darüber hinaus auch mit jeder Menge anderer astronomischer Themen beschäftigt. Unter anderem mit der Sonne und den Sonnenflecken. Ich habe davon ausführlich in Folge 333 der Sternengeschichten erzählt; die kurze Version dieser Geschichte geht so: Man wusste damals nicht viel über die Zusammensetzung der Sonne und Herschel ist bei seinen Hypothesen den Vorstellungen seiner Zeit gefolgt, in der man sich die Sonne als Himmelskörper wie die Erde gedacht hat. Sie ist eben nur sehr viel größer und sie ist von einer heißen, leuchtenden Schicht aus Wolken umgeben. Darunter aber könnte sie ein ganz normaler Himmelskörper sein, mit fester Oberfläche, angenehmen Temperaturen und warum sollte es dann dort nicht auch Lebewesen geben, die dort wohnen?

Die Sonnenflecken, so Herschel, könnten einfach Berge sein, die aus der leuchtenden Schicht herausragen. Oder aber es sind Löcher in der Leuchtschicht, durch die wir auf die kühlere Oberfläche darunter blicken. Dafür gab es auch Hinweise, des schottischen Astronomen Alexander Wilson, der bei seinen Beobachtungen Ende des 19. Jahrhunderts festgestellt hat, dass die Sonnenflecken sich so verhalten, als wären es tiefer gelegende Regionen der Sonnenatmosphäre; also Eindellungen oder Löcher. Was auch stimmt, wie wir heute wissen: Die Details sind komplex, aber es hat mit den Magnetfeldern der Sonne zu tun, und den Temperaturunterschieden im heißen Plasma, die sie verursachen und der Transparenz des Materials, und so weiter. Und am Ende führt das dazu, dass wir in den Sonnenflecken tatsächlich ein wenig tiefer in die Sonne hineinblicken als außerhalb davon.

Aber trotz allem sind die Sonnenflecken weder Berge, noch Löcher und darunter liegt keine kühle, feste Oberfläche auf der irgendwelche Sonnenmenschen leben. Das wissen wir mittlerweile ziemlich gut und wir wissen es schon seit Ende des 19. Jahrhunderts. Damals hat man zwar immer noch keine Ahnung gehabt, wie die Sonne ihr Licht und ihre Energie erzeugt; das kam erst im 20. Jahrhundert mit Einsteins Relativitätstheorie und der Erkenntnis, dass im Inneren der Sonne Wasserstoff durch Kernfusion in Helium umgewandelt wird. Aber auch im 19. Jahrhundert war schon klar, wie heiß die äußeren Schichten der Sonne sein müssen und welche Temperaturen deswegen zwangsläufig auch darunter herrschen müssen.

Aber wie das eben oft so ist, haben auch widerlegte Hypothesen ihre Fans. Im Fall der kühlen Sonne war das zum Beispiel der deutsche Physiker Hermann Fricke. In der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts hat er behauptet, dass das mit der Hitze kein Problem ist. Denn zwischen heißer Hülle und kühlem Kern liegt eine Schicht aus Wasser, die quasi isolierend wirkt. Einsteins Erkenntnisse hat Fricke nicht gelten lassen; er war ein überzeugter Gegner der Relativitätstheorie und hat unter anderem die "Deutsche Gesellschaft für Weltätherforschung und anschauliche Physik" gegründet.

Und jetzt kommen wir zu Godfried Bueren, ein Diplomingenieur und Patentanwalt aus Osnabrück. Die beiden haben sich in den 1920er Jahren im Zuge ihrer Arbeit kennengelernt, denn Fricke war auch Mitarbeiter des Reichspatentamtes, wo Bueren auch immer wieder zu tun hatte. Bueren war beeindruckt von Frickes Theorie der kalten Sonne und beschloss dessen Arbeit weiterzführen, nachdem Fricke 1949 gestorben war. Er hat überall nach Aufnahmen von Sonnenflecken gesucht und war bald ebenfalls der Ansicht, dass es sich eindeutig um Löcher handelt, die den Blick auf eine kühle Oberfläche freigegen. Die Sache mit der Schicht aus Wasser hat Bueren aber verworfen. Er war der Meinung, dass der feste Kern der Sonne voll mit Pflanzen bewachsen ist, die die Wärme von außen aufnehmen und die Sonnenoberfläche dadurch kühl halten. Mit dieser Theorie versuchte Bueren nun, den Rest der Astronomie zu überzeugen. Leider ohne großen Erfolg. Aber Bueren war nicht nur überzeugt von seiner Idee, sondern auch noch sehr wohlhabend. Also setze er einen Preis aus: Wer zeigen kann, dass die Sonne im Inneren tatsächlich heiß ist, bekommt 25.000 D-Mark. Und wer seine Theorie der kalten Sonne widerlegen kann, kriegt ebenfalls 25.000 Mark. Insgesamt waren also 50.000 Mark zu bekommen, was aus heutiger Sicht ungefähr 150.000 Euro wären. Nicht wenig Geld also, und das hat sich auch der Astronom Otto Heckmann gedacht. Er war nach dem zweiten Weltkrieg maßgeblich daran beteiligt, die deutsche Astronomie wieder mit der Forschung in der restlichen Welt zu vernetzen. Er war 1947 beteiligt an der Gründung der "Astronomische Gesellschaft in der britischen Zone", die 1949 dann auch in ganz Deutschland arbeiten konnte. Aber jeder Verein braucht Geld, oder, um es in den Worten von Heckmann zu sagen: "Was wäre nicht alles mit 50.000 DM anzufangen! Wie viele Reisekostenzuschüsse konnte man damit an junge Astronomen geben. Wie viele Gastaufenthalte konnte man damit finanzieren! Ja, die Zinsen allein konnten schon nützlich sein!"

Also machte sich Heckmann daran, das Preisgeld von Bueren zu verdienen. Zuerst einmal bat er den Patentanwalt aus Osnabrück um eine schriftliche Ausfertigung der genauen Bedingungen und man hat sich darauf geeinigt, dass eine Kommission das ganze beaufsichtigen sollte. Die bestand aus Werner Heisenberg, der immerhin im Jahr 1932 den Nobelpreis für Physik bekommen hat. Dann war noch Clemens Schaefer dabei, Professor für Astrophysik an der Uni Köln und ein Professor für Juristik der auf Rechtsschutz spezialisiert war. Die drei sollten die Einreichung der Astronomischen Gesellschaft beurteilen. Man wollte sich zuerst nur mit der ersten Aufgabe beschäftigen, also nachweisen, dass das Innere der Sonne tatsächlich heiß ist. Am 4. Oktober 1951 kam die Kommission zum erwartbaren Urteil: Die Einreichung der Astronomischen Gesellschaft belegt deutlich, dass im Inneren der Sonne hohe Temperaturen herrschen. Heckmann hat nun also Bueren kontaktiert, um die Übergabe der 25.000 Dmark zu organisieren.

Aber, und auch das war erwartbar, der dachte nicht daran, zu zahlen. Er hat die Belege der Wissenschaft nicht akzeptiert, man wäre von falschen Voraussetzungen ausgegangen und die Kommission hätte ihn nicht eingeladen, um seine Theorie vorzutragen. Das könne er nicht akzeptieren und deswegen hat Bueren die Angelegenheit an das Landgericht Osnabrück übergeben. Es soll der Astronomischen Gesellschaft verbieten zu behaupten, dass sie Anspruch auf seine 25.000 DMark hätte. Der Richter kam allerdings zu einem anderen Urteil: Es wäre alles korrekt verlaufen; bei der Ausschreibung und Prüfung durch die Kommission gibt es nichts zu beanstanden. Man kann sich denken, wie es weitergeht: Bueren hat die Sache vor das Oberlandesgericht gebracht und, als Bueren auch dort verloren hat, vor das Bundesgericht. Bevor dort aber verhandelt werden konnte, starb Bueren. Der nun schon 72jährige ist mit seinem Auto bei einer Fahrt durch die Lüneburger Heide durch das Geländer einer Brücke gefahren, in einen Fluss gestürzt und gestorben. Der Grund für den Unfall blieb unbekannt.

Die Verhandlung wurde aber weitergeführt, denn die Erben von Godfried Bueren wollten das Geld auch lieber selbst behalten anstatt es an die Astronomische Gesellschaft zu übergeben. Nachdem auch das Bundesgericht entsprechend geurteilt hatte, war die Sache endlich abgeschlossen: Die Erben von Bueren wurden zur Zahlung von 25.000 Mark, plus 4000 Mark an Zinsen verurteilt.

Eine kuriose Geschichte, die zeigt, wie Wissenschaft funktioniert und wie nicht. Prinzipiell ist das, was Bueren gemacht hat, ja nicht falsch. Er hatte eine Hypothese und er hat die wissenschaftliche Gemeinschaft gebeten, sie zu prüfen. Genau so muss es sein, so funktioniert Wissenschaft auch heute noch. Jede Arbeit muss von Expertinnen und Experten geprüft werden, bevor sie publiziert werden kann. Aber, und das ist der Punkt: Man muss das Ergebnis dieser Prüfung auch akzeptieren. Das hat Bueren nicht getan und spätestens hier hatte die Angelegenheit nichts mehr mit seriöser Wissenschaft zu tun. Auch heute noch gibt es immer wieder Leute, die meinen, sie hätten eine revolutionäre Idee und wünschen sich Anerkennung durch die Wissenschaft dafür. Einige davon kommen auf die selbe Idee, wie Bueren: Sie setzen Preisgelder aus, für diejenigen, die sie widerlegen. Es gab zum Beispiel einen Impfgegner, der der Meinung war, das Viren nicht existieren und er hat 100.000 Euro für den Nachweis der Existenz des Masernvirus ausgesetzt. Es gäbe noch mehr Beispiele dieser Art, aber am Ende wird Wissenschaft weder durch Preisausschreiben noch durch Gerichtsurteile gemacht. Was richtig ist und was nicht, entscheiden Beobachtung und Experiment. Und dass die Sonne nicht kalt ist, und keine Leute darauf wohnen, haben Beobachtung und Experiment mittlerweile mehr als deutlich gezeigt.

Anders kann es höchstens noch in der Science Fiction sein, wie in der Geschichte, die ich zu Beginn erwähnt habe. In "Das Geheimnis der schwarzen Sonnenflecken" wird der Autounfall von Bueren aufgegriffen. Auch dort ist es ein Vertreter einer alternativen Sonnentheorie, der durch einen mysteriösen Unfall stirbt. Nur dass es eben kein simpler Unfall war, sondern von dunklen Mächten verursacht. Oder sollte man sagen: von hellen Mächten? Denn man kann sich denken, wer dafür verantwortlich ist, das Geheimnis der Sonne zu schützen… Und was mit der Besatzung des Raumschiffs passiert, dass sich anschickt, auf ihr zu landen, kann man in der Geschichte nachlesen, wenn man will. Oder vielleicht auch nicht - Buerens Hypothese war leider nicht nur schlechte Wissenschaft, sondern hat auch keine allzu großartige Science Fiction inspiriert…