Im Juli 1994 geschah etwas, das Astronomen bis dahin noch nie direkt beobachtet hatten: Ein Komet prallte auf einen Planeten. Nicht irgendwo in einem fernen Sternsystem, sondern mitten in unserem eigenen Sonnensystem. Mehrere Tage lang stürzten die Bruchstücke von Shoemaker-Levy 9 nacheinander in die Atmosphäre des Jupiter. Zurück blieben gewaltige dunkle Narben, teilweise größer als die Erde.

Das Ereignis war vorhergesagt worden. Teleskope auf der Erde und im Weltraum waren darauf ausgerichtet, Raumsonden sammelten Daten, und Wissenschaftler warteten auf einen kosmischen Zusammenstoß, dessen tatsächliche Folgen niemand genau kannte. Zwischen dem 16. und 22. Juli 1994 trafen mehr als 20 Fragmente des auseinandergerissenen Kometen auf Jupiter. Erstmals konnte die Menschheit praktisch in Echtzeit verfolgen, was passiert, wenn zwei größere Körper des Sonnensystems miteinander kollidieren.

Was war Shoemaker-Levy 9?

Shoemaker-Levy 9 war ein Komet, dessen Geschichte bereits ungewöhnlich verlief, bevor sein bevorstehender Einschlag bekannt wurde. Entdeckt wurde er von Carolyn Shoemaker, Eugene Shoemaker und David Levy auf einer Aufnahme vom 18. März 1993, die mit einem Schmidt-Teleskop am Palomar-Observatorium in Kalifornien entstanden war.

Auf den Bildern sah der Komet merkwürdig länglich aus. Weitere Beobachtungen zeigten schließlich den Grund: Es handelte sich nicht mehr um einen einzelnen Kometenkern. Shoemaker-Levy 9 war bereits in mehr als 20 größere Bruchstücke auseinandergerissen worden, die wie eine kosmische Perlenkette hintereinander herzogen.

Auch seine Bahn war außergewöhnlich. Der Komet bewegte sich nicht einfach auf einer gewöhnlichen Sonnenumlaufbahn, sondern war wahrscheinlich bereits einige Jahre zuvor von der gewaltigen Schwerkraft Jupiters eingefangen worden und umkreiste zeitweise den Gasriesen.

Damit war Shoemaker-Levy 9 schon bei seiner Entdeckung ein ausgesprochen seltenes Objekt.

Warum zerbrach Shoemaker-Levy 9?

Die Ursache lag in der enormen Schwerkraft Jupiters.

Berechnungen zeigten, dass der ursprünglich zusammenhängende Komet im Juli 1992 sehr nahe an Jupiter vorbeigeflogen war. Dabei geriet er innerhalb eines Bereichs, in dem die Gezeitenkräfte des Planeten stärker wurden als die Kräfte, die den Kometenkern zusammenhielten.

Die dem Jupiter zugewandte Seite des Kometen wurde stärker angezogen als die abgewandte. Ein relativ locker aufgebauter Körper aus Eis, Staub und Gesteinsmaterial kann unter solchen Bedingungen auseinanderbrechen.

Genau das geschah mit Shoemaker-Levy 9.

Aus dem ursprünglichen Kometen entstand eine lange Reihe von Fragmenten. Sie wurden später mit Buchstaben bezeichnet – von A bis W, wobei nicht jeder Buchstabe einem tatsächlich beobachteten Einschlag entsprach. Die Bruchstücke bewegten sich auf ähnlichen Bahnen und steuerten schließlich direkt auf Jupiter zu.

Wann schlug Shoemaker-Levy 9 auf Jupiter ein?

Der erste Einschlag ereignete sich am 16. Juli 1994. Das Fragment A drang in die Jupiteratmosphäre ein und hinterließ die erste sichtbare Einschlagspur.

Danach folgte fast eine Woche lang ein Fragment nach dem anderen. Erst am 22. Juli 1994 endete die Serie der großen Einschläge.

Für die Astronomie war diese zeitliche Verteilung ein Glücksfall. Statt eines einzigen kurzen Ereignisses konnten Wissenschaftler über mehrere Tage hinweg unterschiedliche Einschläge beobachten, vergleichen und ihre Auswirkungen verfolgen.

Jupiter wurde dabei zu einem gigantischen natürlichen Versuchslabor.

Wie schnell traf der Komet auf Jupiter?

Die Fragmente erreichten Jupiter mit ungefähr 60 Kilometern pro Sekunde. Das entspricht mehr als 200.000 Kilometern pro Stunde.

Bei solchen Geschwindigkeiten spielt es kaum noch eine Rolle, dass ein Komet überwiegend aus vergleichsweise leichtem Material besteht. Die Bewegungsenergie ist enorm. Beim Eintritt in die Jupiteratmosphäre wurden die Bruchstücke innerhalb kürzester Zeit abgebremst, zerlegt und stark erhitzt.

Ein besonders gut beobachtetes Beispiel war Fragment G. Die Raumsonde Galileo registrierte beim Einschlag am 18. Juli einen Feuerball mit einer anfänglichen Ausdehnung von etwa sieben Kilometern und einer Temperatur von mindestens rund 8.000 Kelvin – heißer als die sichtbare Oberfläche der Sonne.

Noch höhere Temperaturen wurden für andere Bereiche der Einschlagsereignisse und die dabei erzeugten heißen Gaswolken abgeleitet. NASA beschreibt Temperaturen von mehreren Zehntausend Grad Celsius.

Wie groß waren die Fragmente von Shoemaker-Levy 9?

Die Größe der einzelnen Bruchstücke lässt sich nicht mit derselben Genauigkeit bestimmen wie ihre Bahn. Die Fragmente waren weit entfernt, von Staub umgeben und konnten nicht direkt vermessen werden.

Schätzungen gehen davon aus, dass die größeren Kerne in der Größenordnung von ungefähr einem Kilometer oder mehr gelegen haben könnten. Entscheidend ist jedoch weniger ihre exakte Größe als die enorme Geschwindigkeit, mit der sie in Jupiter einschlugen.

Selbst ein Objekt mit nur einigen Hundert Metern Durchmesser kann bei einer Geschwindigkeit von Dutzenden Kilometern pro Sekunde gewaltige Mengen Energie freisetzen.

Shoemaker-Levy 9 demonstrierte diesen Zusammenhang auf eindrucksvolle Weise.

Konnte man die Einschläge direkt sehen?

Hier gab es zunächst ein Problem: Die Fragmente trafen Jupiter auf seiner von der Erde abgewandten Seite, knapp hinter dem sichtbaren Rand.

Von der Erde aus konnte man deshalb nicht unmittelbar beobachten, wie die meisten Bruchstücke in die Atmosphäre eindrangen. Doch Jupiter rotiert sehr schnell. Innerhalb kurzer Zeit drehten sich die Einschlagstellen in den von der Erde aus sichtbaren Bereich.

Außerdem befand sich die NASA-Raumsonde Galileo auf dem Weg zu Jupiter und hatte einen Beobachtungswinkel, von dem aus bestimmte Einschläge direkt registriert werden konnten. Galileo lieferte damit einzigartige Messungen der Lichtblitze und Feuerbälle.

Auch das Hubble-Weltraumteleskop, zahlreiche Observatorien auf der Erde sowie weitere Raumsonden beobachteten Jupiter während und nach dem Ereignis.

Noch nie zuvor war eine planetare Kollision von so vielen Instrumenten gleichzeitig untersucht worden.

Wie sahen die Einschlagstellen auf Jupiter aus?

Nach den Einschlägen erschienen gewaltige dunkle Flecken in der Atmosphäre Jupiters.

Besonders eindrucksvoll war die Spur von Fragment G. Hubble-Aufnahmen zeigten kurz nach dem Einschlag einen zentralen dunklen Bereich mit einem Durchmesser von ungefähr 2.500 Kilometern, umgeben von weiteren ringförmigen Strukturen. Der äußerste markante Ring erreichte etwa 12.000 Kilometer Durchmesser – ungefähr die Größenordnung der Erde.

Auf späteren Aufnahmen waren mehrere Einschlagstellen gleichzeitig sichtbar. Jupiter wirkte, als wäre seine südliche Hemisphäre mit dunklen Flecken übersät. Mindestens acht solcher Regionen konnten auf einzelnen Hubble-Aufnahmen nebeneinander erkannt werden.

Diese Flecken waren keine Krater. Jupiter besitzt keine feste Oberfläche, auf der ein gewöhnlicher Einschlagkrater zurückbleiben könnte.

Stattdessen handelte es sich um gewaltige Veränderungen in seiner Atmosphäre.

Was geschah mit den Kometenfragmenten in der Jupiteratmosphäre?

Die Fragmente drangen mit enormer Geschwindigkeit in die oberen Atmosphärenschichten ein. Dort wurden sie durch den zunehmenden Widerstand extrem schnell erhitzt, zerlegt und schließlich vollständig zerstört.

Die dabei freigesetzte Energie erzeugte explosionsartige Feuerbälle und gigantische Gasfontänen. Material wurde Tausende Kilometer über die sichtbaren Wolkenschichten hinausgeschleudert.

NASA gibt für einige dieser Einschlagswolken Höhen von ungefähr 2.000 bis 3.000 Kilometern an. Anschließend fiel das Material zurück in die Jupiteratmosphäre und erzeugte zusätzliche Erwärmung und chemische Veränderungen.

Das erklärt auch die ungewöhnlich großen dunklen Einschlagspuren. Sie bestanden unter anderem aus aufgewirbeltem und chemisch verändertem Material, das sich über weite Bereiche der Atmosphäre verteilte.

Welcher Einschlag war der stärkste?

Zu den spektakulärsten Ereignissen gehörte der Einschlag von Fragment G am 18. Juli 1994.

Er erzeugte eine der größten und auffälligsten dunklen Strukturen. Hubble konnte bereits weniger als zwei Stunden nach dem Einschlag ein kompliziertes System aus einem dunklen Zentrum und mehreren Ringen beobachten.

Auch Fragment K, das am folgenden Tag einschlug, verursachte einen ausgesprochen starken Effekt.

Die genaue Energiemenge einzelner Einschläge hängt stark von den angenommenen Größen und Massen der Fragmente ab. Deshalb unterscheiden sich entsprechende Schätzungen. Fest steht jedoch, dass die größten Ereignisse Energien freisetzten, die weit jenseits menschengemachter Explosionen lagen.

Entsprechend vorsichtig sollte man plakative Vergleiche mit Atomwaffen interpretieren. NASA beschreibt die gesamte Einschlagsserie als Ereignis mit einer Energie in der Größenordnung von Hunderten Millionen Hiroshima-ähnlichen Atombomben. Solche Vergleiche dienen hauptsächlich dazu, die Größenordnung vorstellbar zu machen.

Wurde Jupiter durch Shoemaker-Levy 9 beschädigt?

In einem alltäglichen Sinn lässt sich bei einem Gasriesen kaum von einer dauerhaften „Beschädigung“ sprechen.

Jupiter besitzt keine feste Oberfläche, die durch einen Einschlag dauerhaft verformt werden könnte. Die Fragmente explodierten tief in beziehungsweise oberhalb verschiedener Atmosphärenschichten und veränderten dort die Temperatur, Zusammensetzung und Verteilung des Materials.

Die dunklen Einschlagspuren blieben teilweise über Wochen und Monate sichtbar, veränderten sich jedoch durch die starken Winde und Strömungen der Jupiteratmosphäre. Schon innerhalb weniger Tage entwickelten sich die Strukturen sichtbar weiter.

Langfristig verschwanden die auffälligen Narben wieder aus dem sichtbaren Erscheinungsbild des Planeten.

Für Jupiter selbst war Shoemaker-Levy 9 also ein vorübergehendes atmosphärisches Ereignis. Für die Astronomie dagegen hatte es dauerhafte Folgen.

Hat der Einschlag die Zusammensetzung der Jupiteratmosphäre verändert?

Die Einschläge boten die seltene Gelegenheit, Material aus tieferen Atmosphärenschichten aufzuwirbeln und gleichzeitig Bestandteile des Kometen einzubringen.

Spektroskopische Beobachtungen entdeckten nach den Einschlägen zahlreiche chemische Verbindungen. Dazu gehörten unter anderem Schwefelverbindungen, Kohlenmonoxid und wasserhaltige Substanzen. Bei manchen Stoffen war allerdings nicht immer sofort eindeutig, welcher Anteil vom Kometen stammte und welcher aus tieferen Schichten der Jupiteratmosphäre emporgerissen worden war.

Gerade diese Mischung machte das Ereignis wissenschaftlich interessant. Ein Einschlag funktioniert in gewisser Weise wie ein extrem energiereiches Experiment: Material wird in Atmosphärenregionen transportiert, in denen es normalerweise nicht vorkommt, während hohe Temperaturen neue chemische Reaktionen ermöglichen.

Ein Teil der durch Shoemaker-Levy 9 eingebrachten Stoffe konnte noch Jahre später in der Jupiteratmosphäre nachgewiesen werden.

Hat Jupiter die Erde vor Shoemaker-Levy 9 geschützt?

Diese Vorstellung wird häufig vereinfacht dargestellt.

Jupiter kann durch seine große Masse die Bahnen von Kometen und Asteroiden stark verändern. In manchen Fällen können Objekte eingefangen oder aus Bereichen des Sonnensystems herausgeschleudert werden. In anderen Fällen kann dieselbe Schwerkraft jedoch auch Körper auf neue Bahnen lenken, die sie weiter in das innere Sonnensystem führen.

Shoemaker-Levy 9 zeigt eindeutig, dass Jupiter Kometen einfangen und schließlich zerstören kann. Daraus lässt sich aber nicht ableiten, dass Jupiter grundsätzlich als zuverlässiger „Schutzschild der Erde“ funktioniert.

Seine gravitative Rolle ist komplizierter. Ob Jupiter die langfristige Einschlagsrate auf der Erde erhöht oder senkt, hängt von den betrachteten Objektpopulationen und ihren ursprünglichen Bahnen ab.

Könnte so etwas auch auf der Erde passieren?

Grundsätzlich ja.

Die Erde wurde in ihrer Geschichte immer wieder von Asteroiden und Kometen getroffen. Kleine Körper dringen täglich in die Atmosphäre ein, ohne größeren Schaden anzurichten. Sehr große Einschläge sind wesentlich seltener, können aber globale Folgen haben.

Shoemaker-Levy 9 machte diese abstrakte Möglichkeit 1994 sichtbar. Hier mussten Wissenschaftler nicht anhand alter Krater rekonstruieren, was vor Millionen Jahren geschehen war. Sie konnten den Ablauf eines großen Einschlags unmittelbar beobachten.

Genau deshalb wurde das Ereignis auch für die Entwicklung der modernen planetaren Verteidigung wichtig. Es erinnerte eindrucksvoll daran, dass große Kollisionen im Sonnensystem keine Ereignisse ausschließlich aus seiner Frühgeschichte sind. Sie können auch heute stattfinden. NASA bezeichnet Shoemaker-Levy 9 rückblickend als einen wichtigen Impuls für die stärkere systematische Beschäftigung mit potenziell gefährlichen Asteroiden und Kometen.

Warum war Shoemaker-Levy 9 wissenschaftlich so bedeutend?

Vor 1994 hatten Astronomen Krater auf Planeten und Monden gesehen und daraus geschlossen, dass gewaltige Einschläge das Sonnensystem geprägt haben. Sie hatten auch Kometen beobachtet und ihre Bahnen berechnet.

Was fehlte, war die direkte Beobachtung eines großen Zusammenstoßes.

Shoemaker-Levy 9 änderte das.

Die Astronomen konnten verfolgen, wie sich die Fragmente näherten, wann sie einschlagen würden und welche Folgen die einzelnen Ereignisse hatten. Die tatsächlichen Beobachtungen ließen sich anschließend mit physikalischen Modellen vergleichen.

Besonders wertvoll war die Vielfalt der Instrumente. Hubble beobachtete die atmosphärischen Narben, Galileo sah einige der eigentlichen Feuerbälle, und Observatorien auf der Erde untersuchten das Ereignis vom sichtbaren Licht bis in den Infrarot- und Radiobereich.

Damit wurde aus dem Untergang eines Kometen eines der größten astronomischen Experimente des 20. Jahrhunderts.

Gibt es Shoemaker-Levy 9 heute noch?

Nein.

Der Komet existiert als eigenständiger Himmelskörper nicht mehr. Nachdem Jupiter ihn 1992 auseinandergerissen hatte, wurden seine größeren Fragmente im Juli 1994 nacheinander von der Atmosphäre des Planeten verschluckt.

Das Material verschwand dabei nicht. Es wurde erhitzt, chemisch verändert und teilweise in der Jupiteratmosphäre verteilt. Aber der Komet Shoemaker-Levy 9 selbst war damit endgültig zerstört.

Zurück blieben Bilder, Messdaten und eine außergewöhnliche Geschichte.

Für einige Tage im Juli 1994 konnte die Menschheit beobachten, wie ein Vorgang abläuft, der das Sonnensystem seit Milliarden Jahren prägt. Erst zerlegte Jupiters Schwerkraft den Kometen. Dann kehrten die Fragmente zurück. Einer nach dem anderen verschwanden sie in der Atmosphäre des größten Planeten unseres Sonnensystems und hinterließen dort dunkle Narben von der Größe ganzer Kontinente – einige Strukturen erreichten sogar ungefähr den Durchmesser der Erde.

Shoemaker-Levy 9 war damit nicht nur ein Komet, der auf Jupiter einschlug. Er machte für wenige Tage sichtbar, dass unser Sonnensystem auch heute kein vollkommen ruhiger und unveränderlicher Ort ist.

Quellen
▪︎ NASA Science – Comet Shoemaker-Levy 9
▪︎ NASA Hubble Space Telescope – Beobachtungen der Einschlagstellen auf Jupiter
▪︎ NASA Jet Propulsion Laboratory – Galileo-Beobachtungen der Shoemaker-Levy-9-Einschläge
▪︎ Space Telescope Science Institute – Hubble-Beobachtungen der Fragment-Einschläge
▪︎ NASA Planetary Defense – Bedeutung des Shoemaker-Levy-9-Ereignisses für die Erforschung kosmischer Einschläge