Plutos Atmosphäre könnte ihren blauen Dunst von eisigen organischen Verbindungen haben

Dunst, der aus winzigen Staub- Rauch- Eis- oder anderen Substanzen besteht, gibt es nicht nur auf der Erde. Wissenschaftler entdeckten Dunst auch auf Mars, Venus, Jupiter und Saturn.

Auch ist Dunst nicht auf Planeten beschränkt, da Saturns größter Mond Titan von einem dicken orangefarbenen Dunst umhüllt ist, dessen Aufbau dem Smog auf der Erde ähnelt. Die Raumsonde Voyager 2 entdeckte auch Dunst in der Atmosphäre von Neptuns größtem Mond Triton.

Die Mission New Horizons, die 2015 an Pluto vorbeiflog, enthüllte überraschenderweise, dass Pluto auch von einem Dunst eingehüllt ist, der die gefrorene Oberfläche des Zwergplaneten umgibt. Da Pluto, Titan und Triton allesamt eisige Welten mit Atmosphären sind, die reich an Stickstoff, Methan und Kohlenmonoxid sind, dachten Forscher, dass sie alle ähnliche Arten von Dunst besitzen könnten.

Frühere Untersuchungen ergaben, dass Titans Dunst das Ergebnis von ultravioletten Sonnenstrahlen ist, die chemische Reaktionen in der oberen Atmosphäre des eisigen Mondes auslösten. Dabei entstanden einfache organische Verbindungen, die dann zur Bildung immer größerer und komplexerer organischer Moleküle beitrugen.

Wissenschaftler stellten nun jedoch fest, dass die Dunstschleier auf Pluto und Triton möglicherweise einen signifikant anderen Ursprung haben könnten als die des Titan.

„Obwohl Titan und Pluto sehr ähnlich erscheinen, können ihre Dunst-Eigenschaften drastisch unterschiedlich sein“, sagte Hauptautor der Studie, Panayotis Lavvas, ein Planetenwissenschaftler an der Universität Reims Champagne-Ardenne in Reims, Frankreich.

Als die Forscher Computermodelle der Dunstbildung analysierten, entdeckten sie, dass, wenn die gleichen chemischen Reaktionen, die auf Titan ablaufen, auch auf Pluto stattfinden, sie auf dem Zwergplaneten nur etwa die Hälfte der Dunstpartikel erzeugen könnten. Und zwar deshalb, weil Plutos Atmosphäre um etwa 80 Grad Celsius kälter ist als die Titan-Atmosphäre, so dass seine atmosphärische Chemie langsamer abläuft.

In der neuen Studie schlagen Lavvas und seine Kollegen vor, dass das Sonnenlicht so wie auf Titan chemische Reaktionen in der oberen Atmosphäre von Pluto auslöst und dass sich einfache Verbindungen wie Cyanwasserstoff (Blausäure) bildet, ein Molekül das aus einem Wasserstoff-, einem Kohlenstoff-- und einem Stickstoffatom besteht. Ihre Modell legen nahe, dass Cyanwasserstoff zu winzigen Eispartikel gefrieren könnte.

Während sich diese mikroskopisch kleinen Eispartikel aufgrund der Schwerkraft nach unten absetzen, kondensieren andere Gase um diese Keime und ummanteln sie. Daher könnten die Dunstpartikel auf Pluto größtenteils aus einer Vielzahl von Eisen bestehen, anstatt aus komplexeren organischen Verbindungen wie auf Titan. Die Größen, Mengen und atmosphärischen Verteilungen dieser Eiskörner in den Computermodellen stimmen weitgehend mit den auf Pluto nachgewiesenen Dunstpartikel überein, so die Wissenschaftler.

Außerdem sollten diese Eispartikel auf Pluto weniger mit der einfallenden Sonnenenergie interagieren als die Dunstpartikel auf Titan, sagten die Forscher. Als solche sollten sie eine geringere Rolle bei der Kontrolle der Wärme in Plutos Atmosphäre spielen als bisher angenommen wurde, sagte Lavvas.

Da Triton eine noch kältere Atmosphäre als Pluto besitzt, sollten sich seine Dunstschleier als noch eisiger erweisen, so die Wissenschaftler.

„Dieser Vergleich von Titan, Pluto und Triton beleuchtet die wichtigen Unterschiede in den Mechanismen der Dunstbildung von Planetenatmosphären“, sagte Lavvas.

Die Wissenschaftler haben ihre Ergebnisse online am 21. Dezember im Journals Nature Astronomy veröffentlicht.

24. Jänner 2021/SP
Verein Kuffner-Sternwarte