Plutomond mit rotem Käppchen

  • 15. September 2016

Organische Makromoleküle verfärben Nord­pol von Charon.

Im Juli 2015 durchquerte die US-amerikanische Sonde New Horizons das Pluto-System und lieferte erst­mals detail­lierte Bilder des Zwerg­planeten und seiner Monde. Das auf­fäl­ligste Merk­mal auf der Ober­fläche des größten Pluto­monds Charon ist eine dunkle, röt­liche nörd­liche Pol­kappe. Orga­nische Makro­mole­küle auf der Basis von Kohlen­stoff und Wasser­stoff, so die Ver­mutung der Forscher, könnten für diese Ver­färbung verant­wort­lich sein. Solche Tholine, die unter dem Ein­fluss energie­reicher Strahlung aus Methan und anderen Stoffen entstehen, sorgen auch für die röt­liche Farbe der Pluto-Ober­fläche und den orange­farbenen Dunst in der Atmo­sphäre des Saturn­monds Titan.

Plutomond Charon

Abb.: Der Plutomond Charon zeigt an seinem Nord­pol eine auf­fällige röt­liche Ver­färbung. (Bild: NASA / Johns Hopkins U. / South­west Research Institute)

Will Grundy vom Lowell Observatory in Arizona und seine Kollegen präsen­tieren jetzt ein Modell der lang­fris­tigen klima­tischen Ent­wick­lung auf der Charon-Ober­fläche und liefern damit ein Szenario für die Ent­stehung einer bis zu dreißig Zenti­meter dicken Schicht aus Tholinen nicht nur am Nord-, sondern auch am Süd­pol des Pluto-Trabanten. Die Umlauf­bahn Charons ist mit 113 Grad so stark gegen die Ekliptik geneigt, dass die Pole nahezu für die Hälfte eines Pluto-Umlaufs um die Sonne von 247 Jahren der Sonne zu- oder abge­wandt sind. In der Zeit des polaren Winters sind die Tempe­ra­turen so niedrig, dass sich von Pluto abströ­mendes Methan am dunklen Pol ab­lagern kann – und zwar pro Charon-Winter eine 0,3 Mikro­meter dünne Schicht.

Im nachfolgenden Sommer würde dieses Methan-Eis sofort wieder ver­dampfen – doch wie Grundy und seine Kollegen zeigen, reicht die am inter­plane­ta­rischen Gas reflek­tierte ultra­violette Sonnen­strah­lung aus, um einen Teil des Methans vorher in schwerere Kohlen­wasser­stoffe umzu­wandeln. Diese schwereren Moleküle ver­dampfen nicht, reagieren unter der stärkeren Strahlung im Charon-Sommer weiter und bilden schließ­lich die rot­braunen Tholine. Pro Winter könne sich so eine vierzig Nano­meter dünne Tholin-Schicht auf­bauen, im Verlauf von einer Million Jahren werden daraus 0,16 Milli­meter und über die gesamte Ent­wick­lungs­geschichte Charons schließ­lich etwa dreißig Zenti­meter.

Eine Bestätigung für dieses Szenario sehen die Forscher in New Horizons-Beob­ach­tungen des Charon-Südpols. Zwar liegt diese Region derzeit im Dunkel des Winters, doch sie wird teil­weise von an Pluto reflek­tiertem Sonnen­licht be­leuchtet. Die Auf­nahmen zeigen eine signi­fi­kante Abnahme der Hellig­keit dieses „Pluto­scheins“ zu höheren süd­liche Breiten, die sich nur durch eine Ab­nahme der Albedo er­klären lässt. Auch der Süd­pol Charons scheint also eine dunkle Kappe zu besitzen, genau wie es das Szenario von Grundy und seinen Kollegen vor­her­sagt.

Rainer Kayser

RK

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