Planetenforscher-Konferenz EPSC 2020: 80 (Erden-)Jahre Sommer auf dem Pluto

Auf dem nördlichen Pluto steht ein Jahreszeitenwechsel bevor, der einen jahrzehntelangen Sommer einläutet. Forscher sind gespannt auf die Veränderungen.

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(Bild: NASA)

Von
  • Hans-Arthur Marsiske

Während auf der Nordhalbkugel der Erde der Herbst angebrochen ist, steht im Norden des Zwergplaneten Pluto der Sommer bevor. Im Jahr 2029 irdisch-christlicher Zeitrechnung wird er beginnen und wegen der stark exzentrischen Umlaufbahn mit 80 Jahren etwa doppelt so lange dauern wie der Frühling. Dieser Wechsel der Jahreszeiten könnte mit dramatischen Veränderungen an der Planetenoberfläche einhergehen, vermuten Astronomen.

Der 1930 entdeckte Himmelskörper sei erst in den vergangenen vierzig Jahren genauer spektroskopisch untersucht worden, erklärte Bryan Holler vom Space Telescope Science Institute) bei der Konferenz EPSC 2020 zur Planetenforschung. Er sei den Astronomen daher praktisch nur im nördlichen Frühling bekannt, der im Jahr 1988 begonnen habe, kurz bevor Pluto 1989 seinen sonnennächsten Punkt erreichte.

Simulationsrechnungen ließen erwarten, dass das auf der Nordhalbkugel nachgewiesene Eis aus Methan, Stickstoff und Kohlenmonoxid bis zum Beginn des Sommers fast komplett (außer in der Tiefebene Sputnik Planitia) verdampfen werde. Da die Raumsonde New Horizons bei ihrem Vorbeiflug vor fünf Jahren noch große Mengen an Eis in der Region nachweisen konnte, sei davon auszugehen, dass dieser Prozess jetzt sehr schnell ablaufe – sofern die Simulationen richtig seien.

Holler und sein Forschungsteam von mehreren US-Universitäten wollen daher diesen Wechsel der Jahreszeiten und die damit verbundenen Veränderungen auf dem Pluto von der Erde aus beobachten. Die Umlaufbahnen von Erde und Pluto erlauben Beobachtungen aus dem gleichen Blickwinkel ungefähr alle 14 Monate. Das haben die Forscher zwischen Juni 2014 und August 2017 in insgesamt 13 Nächten genutzt, um mit dem 3,5-Meter-Teleskop am Apache Point Observatory in New Mexico Absorptionsspektrogramme im Bereich zwischen 0,91 und 2,47 Mikrometern aufzuzeichnen.

Das Resultat daraus sind zehn Beobachtungspaare, die die jeweils gleiche Region zu verschiedenen Zeitpunkten zeigen. Lediglich in der westlich von Sputnik Planitia gelegenen und auffallend dunklen Region Cthulhu Macula konnte eine signifikante Zunahme von Methaneis festgestellt werden. Die Forscher schließen daraus, dass die Zusammensetzung von Plutos Oberfläche sich regional und in kurzen Zeitabständen verändert.

Derzeit, so ihre Interpretation der Spektraldaten, scheint Stickstoff im Bereich des Nordpols zu verdampfen, um in niedrigeren Breitengraden wieder zu kondensieren. Dies könnten die ersten der mit dem Jahreszeitenwechsel erwarteten Veränderungen sein. Weitere Beobachtungen sollen das in den kommenden Jahren genauer klären.

Pluto-Sonde New Horizons (67 Bilder)

Plutos Oberfläche
(Bild: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute)

Die Wandlungen solcher einfachen, aus wenigen Atomen gebildeten Moleküle wie Methan (CH4), Stickstoff (N2), Wasser (H2O), Blausäure (HCN), Ammoniak (NH3) oder Schwefelwasserstoff (H2S) sind von besonderem Interesse, weil sie die Urmaterie darstellen, aus der sich nach und nach Leben entwickelt hat. Auf welchen chemischen Reaktionspfaden das geschah, ist nach wie vor eine offene Frage.

Um diese Forschungen voranzubringen hat ein von Sara Szymkuć und Bartosz Andrzej Grzybowski geleitetes Wissenschaftlerteam der Polnischen Akademie der Wissenschaften einen Algorithmus entwickelt, der helfen soll, mögliche Reaktionspfade zu identifizieren, die nicht die Synthese komplexerer Moleküle ermöglichen, sondern auch zu chemischen Systemen wie sich selbst replizierenden Molekülen oder zu grenzflächenaktiven Substanzen (surfactant species) führen kann. Letztere wiederum könnten der Ausgangspunkt für die Bildung biologischer Zellen gewesen sein. Der Algorithmus, den die Forscher unter dem Namen Allchemy frei zugänglich gemacht haben, nutzt 614 Reaktionsregeln, die wiederum in 72 Reaktionsklassen unterteilt sind. In der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsmagazins Science berichten sie, wie das System unter anderem einen Weg zur Synthese von Iminodiessigsäure gefunden hat, der sich im Experiment bestätigen ließ.

Leider haben die Wissenschaftler in ihrer Studie Reaktionen mit Phosphor vorerst außen vor gelassen, weil sie zu einer zu großen Zahl redundanter Moleküle geführt hätten. Ob der Nachweis von Monophosphan in der Venus-Atmosphäre, über den kürzlich berichtet wurde, auf biologische Prozesse zurückzuführen ist, wird sich also auch mithilfe von Allchemy vorerst wohl nicht klären lassen.

(mho)