Pluto, wie er beim Vorüberflug der New-Horizons-Sonde im Juli 2015 eingefangen wurde.
Foto: AP/NASA/JHUAPL/SwRI

Sapporo/Wien – Bis August 2006 galt Pluto als äußerster Planet des Sonnensystems. Doch dann degradierte die Internationale Astronomische Union (IAU) den Himmelskörper zu einem Zwergplaneten, womit sich nach wie vor viele Experten und Laien nicht abfinden wollen. In seiner nunmehrigen Klasse ist Pluto immerhin das größte und zweitmassivste Objekt – und doch wird er hinsichtlich seines Durchmessers von den sieben größten Monden des Sonnensystems teilweise weit übertroffen.

Seit die Nasa-Sonde New Horizons am 14. Juli 2015 Pluto in einem Abstand von 12.500 Kilometern passierte, haben sich die Erkenntnisse über die bräunlich-weiße, 2.377 Kilometer durchmessende Kugel zwar vervielfacht, seine rätselhafte Oberflächenbeschaffenheit wirft allerdings auch zahlreiche neue Fragen auf.

Dünen auf dem Pluto, hier am Rand des Al-Idrisi-Gebirges, erinnern verblüffend an irdische Wüstenstrukturen.
Foto: Nasa

Dünen und mysteriöse Ebenen

So entdeckten Astronomen auf den Nahaufnahmen von Pluto beispielsweise regelrechte Dünen, wie sie auf der Erde unter anderem in der Sahara vorkommen. Man vermutet inzwischen, dass trotz der dünnen Atmosphäre auf dem Zwergplaneten Winde, die eine Geschwindigkeit von bis zu 40 Stundenkilometer erreichen, Methankörnchen an bestimmten Stellen zu entsprechenden Hügeln aufschütten.

Eine besonders spannende Anomalie stellt die rund 800.000 Quadratkilometer große Ebene Sputnik Planitia in der Nähe des Äquators dar, die gleichsam die westliche Hälfte des charakteristischen "Plutoherzens" bildet. Wissenschafter vermuten unter der kraterlosen Region, die von gefrorenem Stickstoff bedeckt und von Gebirgen umgeben ist, eine große Massekonzentration. Nachdem unterschiedliche Szenarien überlegt und wieder verworfen worden waren, blieb am Schluss nur mehr eine, freilich recht spektakuläre Erklärung dafür übrig: Ein unterirdischer flüssiger Ozean sorgt für die entsprechende Masse.

Die westliche Hälfte des hellen "Plutoherzens" wird von einer rund 800.000 Quadratkilometer große Tiefebene, der Sputnik Planitia, gebildet.
Grafik: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute

Schwerer Einschlag in der Frühzeit

Forscher gehen davon aus, dass Sputnik Planitia, so wie viele vergleichbare Tiefebenen im Sonnensystem, durch einen gewaltigen Asteroideneinschlag in der Frühzeit des Himmelskörpers entstanden ist. In Folge des Impakts eines zwischen 150 und 300 Kilometer großen Objektes sei nach dieser These Wasser aus der Tiefe nach oben gedrückt worden, wo es bis heute eine regelrechte Ausbuchtung unter der gefrorenen Ebene bildet.

Warum dieser Ozean trotz Oberflächentemperaturen von rund -220 Grad Celsius flüssig sein könnte, blieb allerdings rätselhaft. Manche vermuteten als Ursache einen hohen Anteil an Ammoniak im Wasser, das dessen Gefrierpunkt herabsetzt.

Unter der Sputnik-Ebene, die hier links und am unteren Bildrand von den Norgay-Bergen begrenzt wird, könnte sich ein Ozean verbergen.
Foto: AP/NASA/JHUAPL/SwRI

Ohne Isolierung kein Ozean

Nun stellte ein internationales Team um Shunichi Kamata von der japanischen Universität Hokkaidō eine neue Hypothese vor: Eine isolierende Schicht aus Gashydrat unter der eisigen Oberfläche der Sputnik Planitia könnte bisher verhindert haben, dass der Wasserozean gefriert. Gashydrate sind eisähnliche Strukturen mit geringer Wärmeleitfähigkeit, in deren Kristallgitter Gasmoleküle eingelagert sind.

Wie die Forscher im Fachjournal "Nature Geoscience" berichten, führten sie Computersimulationen durch, die zwei Szenarien der thermischen und strukturellen Evolution des Pluto seit Beginn des Sonnensystems vor 4,6 Milliarden Jahren nachstellten: eine mit und eine ohne das Vorhandensein einer Gashydratschicht unter dem Eis. Dabei zeigte sich, dass der unterirdische Ozean ohne die Isolierschicht bereits vor Hunderten Millionen Jahren vollständig durchgefroren wäre, was wiederum nicht zu den bisherigen Beobachtungen passen würde.

Querschnitt durch die Sputnik Planitia: Die Isolierschicht aus Gashydrat ist hier gelb dargestellt.
Grafik: Kamata S. et al.

Mit Gashydrat-Isolation dagegen wäre der Wasserkörper bis heute flüssig geblieben. Laut Kamata und seinem Team spricht vieles dafür, dass es sich bei dem Gas in der kristallinen Isolierschicht um Methan handelt, das aus dem felsigen Kern des Pluto stammt. Dass Methan unter dem Oberflächeneis gefangen ist, würde auch gut zur bisher unzureichend erklärten Zusammensetzung der Plutoatmosphäre passen, die arm an Methan und reich an Stickstoff ist. (tberg, 20.5.2019)