Pluto - ein zweiter roter Planet? -
Eine neue Plutokarte und der "Mann im Mond"

Der Zwergplanet [1] Pluto (134340) [1] ist bisher weitgehend unerforscht; das liegt vor allem an seiner großen Entfernung von der Sonne bzw. der Erde. Am 14. Juli fliegt die US-amerikanische Sonde New Horizons [1] relativ nah an Pluto und seinen 5 bisher bekannten Monden vorbei.

Analyse erster Farbaufnahmen
Die ersten Farbaufnahmen, die New Horizons vor rund 10 Tagen von Pluto machen konnte, sind nunmehr ausgewertet und enthüllen bereits eine kleine Sensation: Pluto ist (tatsächlich) "rot".

Als roten Planeten kennen wir bisher unseren Nachbarplaneten Mars [1]. Die Aufnahmen der Plutooberfläche zeigen eine deutlich rötliche(braune) Oberfläche mit dunklen Flecken (Abb. 1), die an den Blick der Marsoberfläche durch ein kleines Teleskop erinnern.

Abb. 1 Das Aussehen der Plutooberfläche aus Aufnahmen der Raumsonde
New Horizons rund zwei Wochen vor dem Vorbeiflug am 4. Juli. *
In der Bildmitte sieht man die mithilfe von zwei unterschiedlichen Aufnahme-
techniken gewonnene Aufnahme (combined map), die am Plutoäquator
Bereiche mit dunklen Flecken zeigt.
© NASA/JHUAPL/SWRI

Die dazugehörige Animation * finden Sie unter [3].

Tholine
Beim Planeten Mars ist der Rost [1] bzw. das in den Gesteinen enthaltene Eisenoxid (FeO2) [1] für die Färbung der Planetenoberfläche unseres Nachbarn verantwortlich.

Die Färbung der Plutooberfläche geht wahrscheinlich auf die Anwesenheit von sog. Kohlenwasserstoffmolekülen [1] zurück. Bei diesen Tholinen [1] - abgeleitet von dem griechischen Begriff (θολός / tholós) für schlammig - handelt es sich um organische Moleküle [1].

Tholine bilden sich, wenn kosmische Strahlung [1] und UV-Licht [1] der Sonne mit Methan (CH4) [1] in der Plutoatmosphäre und auf der Oberfläche reagieren. Tholine, die sich in der Atmosphäre gebildet haben, fallen sozusagen aus der Atmosphäre heraus und landen auf der Plutooberfläche, die sie mit einer roten(braunen) Schicht bedecken.

Tholine wurden bereits in anderen Himmelskörpern entdeckt, beispielsweise zwei Monden (von Saturn und Uranus [1]) des Sonnensystems sowie einigen Sternen.

Kosmische und UV-Strahlung
Tholine können als Schutzschirm gegen UV-Strahlung wirken und beispielsweise eine Planetenoberfläche vor der (schädlichen) Wirkung der Strahlung schützen. Bestimmte Bakterien können ebenfalls Tholine nutzen, möglicherweise als Nahrungsquelle.

Tholine sind wahrscheinlich die Hauptkomponente, die für die dunkle Färbung der Plutooberfläche verantwortlich ist. Tholine könnten sich durch

(1) die chemische Veränderung des Oberflächeneises durch die galaktische kosmische Strahlung [1] bilden, dem vorherrschenden Ionisationsmechanismus [1] auf der Plutooberfläche, oder

(2) die UV-Radiolyse [1] von Methan und Stickstoff (N2) [1] in der Plutoatmosphäre entstehen [4].

Dabei deuten die bisher aufgenommenen Spektren Plutos auf eine höhere Konzentration von Methan- gegenüber Stickstoffeis [4].

Die Menge der Tholine könnte jahreszeitlichen Schwankungen unterliegen: eine höhere Tholin-Konzentration entstünde im Bereich des Perihels [1], wenn das Oberflächeneis sublimiert [1] und sich anschließend in der Atmosphäre verdichtet; eine niedrigere Konzentration ergäbe sich durch das Kondensieren der Atmosphäre; dabei fielen Tholine auf die Plutooberfläche zurück [4].

Die Lichtquelle, die die Bildung von Tholinen in der Plutoatmosphäre anregt, stammt wahrscheinlich nicht alleine von der Sonne, sondern möglicherweise auch aus Bereichen verstärkter Sternentstehung [1] in jungen Galaxien [1]. Plutos kosmetische Rotfärbung könnte sozusagen von Ereignissen stammen, die sich in großen Entfernungen anspielen.

Plutooberfläche und Färbung
Die Rot(braun)-Färbung von Pluto kennt man seit Jahren, jedoch kann erst die Raumsonde New Horizons die Färbung unterschiedlicher Oberflächenbereiche mit ihrer Geologie in Verbindung bringen und hoffentlich demnächst mit deren Zusammensetzung.

Der größte dunkle Fleck auf der Plutooberfläche ist beispielsweise röter als der große Rest der Oberfläche. Möglicherweise liefern Tholine ebenso eine Erklärung für die vier dunklen Flecken, die im Äquatorbereich des Zwergplaneten in nahezu gleichen Abständen angeordnet sind (Abb. 1).

Diese vier dunklen Flecken befinden sich auf der dem Plutomond Charon [1] (Abb. 2) zugewandten Seite. Könnte es sich dabei um Auswirkungen von Gezeiten [1] zwischen beiden Himmelskörpern handeln oder sind es jahreszeitlich auftretende Phänomene? Möglicherweise handelt es sich um Gebilde, die durch die jahreszeitlich bedingte unterschiedliche Sonneneinstrahlung auf Pluto entstanden sind.

Abb. 2 Grafische Darstellung der Größenverhältnisse im Pluto-Charon-System
gegenüber der Ausdehnung der Vereinigten Staaten von Amerika.
© LASP

Abb. 3 Zunahme der Bildschärfe und der Details während der Annäherung
der Raumsonde New Horizons an den Zwergplaneten Pluto.
Die Aufnahmen entstanden zwischen Ende Juni und Anfang Juli.
© NASA/JHUAPL/SWRI/B. Jonsson

Nur noch wenige Tage
Am 5. Juli befand sich New Horizons rund 12 Millionen Kilometer von seinem Zielobjekt, dem Zwergplaneten Pluto entfernt. Die Forscher erhoffen sich innerhalb der nächsten Tage eine Zunahme an Schärfe und Details der zur Erde gesendeten Aufnahmen der Raumsonde (Abb. 3).

Noch mehr Details
Gestern wurden weitere neue Aufnahmen von New Horizons veröffentlicht. Sie zeigen grobe Oberflächendetails auf dem Zwergplaneten Pluto, die mit zunehmender Annäherung immer deutlicher werden (Abb. 4).

Abb. 4 Aktuelle hochaufgelöste Aufnahmen des Zwergplaneten Pluto im Zeitraum
vom 1.-3. Juli bzw. Entfernungen zwischen 14,9-12,5 Millionen Kilometer.
© NASA/JHUAPL/SWRI

Die linke Aufnahme vom 1. Juli zeigt auf der rechten Seite der Plutoscheibe eine große helle Region, die New Horizons am 14. Juli genauer fotografieren soll. Alle Aufnahmen der Abbildung zeigen eine dunkle Region im Bereich des Plutoäquators. Die rechte Aufnahme vom 3. Juli zeigt erneut die dunklen Flecken in Äquatornähe, die in regelmäßigen Abständen angeordnet sind. Jeder dieser Bereiche besitzt eine Ausdehnung von einigen Hundert Kilometern; die Struktur wurde Ende Juni entdeckt.

Das letzte Bild des Tages vom 6. Juli ist eine eingefärbte Aufnahme von Pluto vom 3. Juli (Abb. 5) und zeigt nochmals deutlich die Struktur der Oberfläche des Zwergplaneten.

Abb. 5 Eingefärbte Aufnahme des Pluto vom 3. Juli.
Der Äquator des Zwergplaneten befindet sich im unteren Drittel der Plutoscheibe.
Dort sind zahlreiche Strukturen sichtbar, die New Horizons bei ihrem Vorbeiflug
am 14. Juli näher untersuchen soll.
© NASA/JHUAPL/SWRI

Neue Plutokarte und der "Mann im Mond"
Die NASA [1] hat am 7. Juli eine Detailkarte der Plutooberfläche (Abb. 6a+b) veröffentlicht. Die Karte basiert auf Aufnahmen zwischen dem 27. Juni und dem 3. Juli, die mithilfe zweier an Bord befindlicher Instrumente angefertigt wurden. Insbesondere die Bildmitte der Karte wird bei dem nahen Vorbeiflug von New Horizons am 14. Juli fotografiert, da sie an diesem Tag auf der Seite liegt, die der Raumsonde zugewandt ist.

Die Karte zeigt die bereits bekannte Region, die ein Muster aus hellen und dunklen Bereichen enthält, nun mit einer höherer Auflösung bzw. Genauigkeit.

Abb. 6a Neue Detailkarte der Plutooberfläche vom 7. Juli.
Die Karte zeigt die bekannten Strukturen wie den "Wal", den "Donut", das hellste
Gebiet der Oberfläche sowie die 4 dunklen Flecken (s. Abb. 6b).
© NASA/JHUAPL/SWRI

Abb. 6b Neue Detailkarte der Plutooberfläche vom 7. Juli mit
beschrifteten Strukturen (s. Abb. 6a).
© NASA/JHUAPL/SWRI/yahw

Der längliche dunkle Bereich bezeichnen die Wissenschaftler als den "Wal"; er befindet sich am Plutoäquator auf der linken Seite der Karte. Der Wal gilt als einer der dunkelsten Bereiche auf der Plutooberfläche und besitzt eine Längenausdehnung von rund 3.000 Kilometern.

Rechts der "Schnauze" des Wals befindet sich die bisher bekannte hellste Region auf Plutos Oberfläche. Ihr Durchmesser beträgt rund 1.600 Kilometer. Möglicherweise befinden sich dort relativ junge Spuren von "Frost" wie er auf der Erde am Winteranfang auftritt; sie könnten gefrorenes Methan (CH4), Stickstoff (N2) und/oder Kohlenmonoxid (CO) [1] enthalten.

Weiter rechts, ebenfalls entlang des Plutoäquators, befinden sich die 4 bereits bekannten (mysteriösen) dunklen Flecken; jeder von ihnen besitzt einen Durchmesser von einigen Hundert Kilometern.

Links des Wals, genauer gesagt links des Walschwanzes, bzw. am Ende des dunklen walartigen Bereiches sieht man eine helle donutförmige Struktur; ihre Ausdehnung beträgt rund 350 Kilometer. Sie erinnert die Forscher an die Form von Impaktkratern [1] oder Vulkanen. Jedoch ist es für Interpretationen zu früh; dazu sind weitere, noch detailliertere Aufnahmen dieses Gebietes notwendig.

Für die Wissenschaftler gleicht die Interpretation der Strukturen auf der Plutooberfläche wie der des "Mannes im Mond". Einige Strukturen ähneln denen, die man bereits von der Erde oder anderen Mitgliedern des Sonnensystems kennt; jedoch sei es ohne genauere Aufnahmen für Interpretationen viel zu früh, so die Forscher.

Wir sind gespannt, was New Horizons während seinem Vorbeiflug an Pluto entdecken wird und werden unseren Lesern zeitnah berichten.

Falls Sie Fragen und Anregungen zu diesem Thema haben, schreiben Sie uns unter kontakt@ig-hutzi-spechtler.eu

Ihre
IG Hutzi Spechtler – Yasmin A. Walter

Quellenangaben:

[1] Mehr Information über astronomische Begriffe
www.wikipedia.de

[2] Weiter Information zu Pluto und New Horizons

http://www.nasa.gov/newhorizons

http://pluto.jhuapl.edu/News-Center/

bzw.

http://pluto.jhuapl.edu

[3] Animation der bearbeiteten Plutoaufnahmen

[4] Mège, D., et al., LCSP 2014           

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