Plutos Kohlenwasserstoff-Dunst macht den Zwergplaneten kälter als erwartet

Eine neue Analyse der Pluto-Atmosphäre erklärt, warum die Raumsonde New Horizons Temperaturen gemessen hat, die viel kälter sind als vorhergesagt wurde.

Die Gaszusammensetzung einer Planetenatmosphäre wird im allgemeinen davon bestimmt, wie viel Wärme in der Atmosphäre eingeschlossen wird. Für den Zwergplaneten war jedoch – basierend auf der Zusammensetzung seiner Atmosphäre – die vorhergesagte Temperatur viel höher, als die tatsächlichen Messungen der Raumsonde New Horizons im Jahr 2015 ergeben haben.

Eine aktuelle Studie, die am 16. November im Journal Nature veröffentlicht wurde, schlägt einen neuartigen Kühlmechanismus vor, der von den Dunstpartikeln gesteuert wird und für die kalte Atmosphäre Plutos verantwortlich ist.

„Als wir die Temperaturen von New Horizons erhielten, standen wir vor einem Rätsel“, sagte Hauptautor Xi Zhang, Assistenzprofessor für Erd- und Planetenwissenschaften an der UC Santa Cruz. „Pluto ist der erste planetarische Körper von dem wir wissen, dass der atmosphärische Energiehaushalt von Festphase-Dunstpartikeln statt von Gasen dominiert wird.“

Der Kühlmechanismus beinhaltet die Absorption von Wärme durch die Dunstpartikel, die dann Infrarotstrahlung emittieren die in den Raum abgestrahlt wird. Dadurch wird die Atmosphäre kühler. Das Ergebnis ist eine atmosphärische Temperatur von etwa 70 Kelvin (minus 203 Grad Celsius) anstelle der vorhergesagten 100 Kelvin (minus 173 Grad Celsius).

Laut Zhang sollte die überschüssige Infrarotstrahlung der Dunstpartikel in der Pluto-Atmosphäre mit dem James Webb Space Telescope nachweisbar sein. Damit könnte die Hypothese seines Teams nach dem geplanten Start des Teleskops im Jahr 2019 zu bestätigt werden.

Ausgedehnte Schichten von atmosphärischem Dunst sind auf den Aufnahmen, die New Horizons von Pluto gemacht hatte, zu sehen. Der Nebel entsteht durch chemische Reaktionen in der oberen Atmosphäre, wo die ultraviolette Strahlung der Sonne Stickstoff und Methan ionisiert. Als Folge bilden sich Kohlenwasserstoffpartikel mit Durchmessern von mehreren zehn Nanometern. Während diese winzigen Teilchen durch die Atmosphäre sinken, verklumpen sie und setzen sich schließlich auf die Oberfläche ab.

„Wir glauben, dass diese Kohlenwasserstoffpartikel in Zusammenhang stehen mit dem rötlichen und bräunlichen Material, das auf Bildern von Plutos Oberfläche zu sehen ist“, sagte Zhang.

Die Forscher sind daran interessiert die Auswirkungen zu untersuchen, welche Dunstpartikel auf die atmosphärische Energiebilanz anderer planetarischer Objekte wie Neptuns Mond Triton oder Saturns Mond Titan hat. Ihre Ergebnisse könnten auch für Untersuchungen von Exoplaneten mit trüben Atmosphären relevant sein.

Zhangs Co-Autoren sind Darrell Strobe, ein Planeten-Wissenschaftler an der Johns Hopkins Universität und Mitarbeiter bei der New Horizons-Mission und Hirshi Imanaka, ein Forscher am Ames Forschungszentrum in Mountain View, der die Chemie von Dunstpartikeln in planetaren Atmosphären untersucht. Finanziert wurde diese Forschungsarbeit von der NASA.


20. November 2017/SP
Verein Kuffner-Sternwarte