Heiße Zeiten auf Quaoar

Hatte der Kleinstplanet Vulkane im ewigen Eis?

Der weit draußen in unserem Sonnensystem kreisende Kleinplanet Quaoar hat seine Oberfläche im Lauf seiner Geschichte stark verändert. In der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsmagazins Nature stellen US-Astronomen ihre neue Forschungsergebnisse vor, die zeigen, dass es dort kristallines Wassereis gibt. Das ist verblüffend und könnte ein Hinweis auf Vulkane sein.

Jenseits des inzwischen umstrittenen neunten Planeten Pluto (Pluto verblüfft Astronomen) umkreisen an der äußersten Grenze unseres Sonnensystems eine Vielzahl kleiner Himmelobjekte aus Fels und Eis unser Zentralgestirn. Im Kuiper-Gürtel, auch Kuiper-Disk genannt, bewegen sich vermutlich mehr als zehntausend Trabanten in einer Entfernung von mehr als vier Milliarden Kilometer mit Umlaufzeiten von circa 300 Jahren rund um unsere Sonne.

Grafik von Quaoar (Bild: NASA)

Dieses Band aus offiziell auch Klein- und Kleinstplaneten genannten Himmelskörpern wurde theoretisch bereits Mitte des vergangenen Jahrhunderts von den Astronomen Kenneth Edgeworth (1880-1972) und Gerard P. Kuiper (1905-1973) vorausgesagt. Effektiv entdeckt wurde das erste nach ihnen benannte Edgeworth-Kuiper-Objekt (EKO) allerdings erst Anfang der 90er Jahre. Gut zehn Jahre später sind mehr als 1.000 der kleinen Objekte bekannt (List Of Transneptunian Objects). Viele davon sollen einen Durchmesser von 100 km und mehr aufweisen.

2002 wurde ein Kleinplanet im Kuiper-Gürtel entdeckt, der damals der größte aller dort entdeckten Objekte darstellte: der im Durchmesser 1250 km große Quaoar (Kuiper-Gürtel-Objekt 50000). Damit ist das Objekt ungefähr halb so groß wie Pluto. Benannt haben es die Astronomen nach dem Schöpfergott des Tongva-Stammes, der Ureinwohner der Gegend um Los Angeles.

Quaoar umkreist die Sonne jeweils 288 Erdenjahre lang auf einer kreisförmigen, sehr regelmäßigen Bahn, sechs Milliarden Kilometer von uns entfernt. Mike Brown und Chad Trujillo vom California Institute of Technology entdeckten Quaoar und verglichen das von ihnen im Sommer 2002 gemachte Bild mit alten Aufnahmen, um die Distanz, orbitale Bahn und Größe des Kleinplaneten zu bestimmen (Quaoar zeigt Pluto die rote Karte).

Anfang dieses Jahres folgte dann die nächste spektakuläre Entdeckung eines weiteren besonders großen Trans-Neptun-Objekts, das Sedna benannt wurde (Kein zehnter Planet, dafür ein riesiger Eis-Planetoid). Sedna hat mehr Masse als alle Objekte im Asteroidenband zwischen Mars und Jupiter zusammen (Meteoriten per Expresslieferung), kreist aber extrem weit draußen an den Grenzen unseres Systems.

Durch diese Entdeckungen geriet die Einordnung des 1930 entdeckten Pluto als Planet unter Druck, da er in vielen Merkmalen den im Kuiper-Gürtel kreisenden Eisbergen gleicht und deshalb möglicherweise eher ein Trans-Neptun-Objekt darstellt. Inzwischen ist auch ein Kleinstplanet bekannt, um den ein Mond kreist (Pluto bekommt Konkurrenz aus der direkten Nachbarschaft), auch dieses Qualifikationsmerkmal für einen echten Planeten ist also nicht mehr schlüssig (Diskussion um die Planetendefinition). Nachdem Quaoar aufgespürt worden war, kommentierte sein Entdecker Mike Brown:

Quaoar ist ein Beleg dafür, dass Pluto kein Planet ist. Wenn Pluto heute entdeckt würde, würde ihn niemand als Planeten bezeichnen, denn er ist ganz klar ein Kuiper-Gürtel-Objekt.

David C. Jewitt von der University of Hawaii und Jane Luu vom MIT Lincoln Laboratory in Lexington, die 1992 das erste Kuiper-Gürtel-Objekt entdeckt hatten, haben nun einen genaueren Blick auf das Spektrum von Quaoar geworfen. Dabei entdeckten sie kristallines Wassereis und Ammoniumeis. Die Kristallstruktur deutete darauf hin, dass das Eis bis zu einer Temperatur von mindestens 110 Kelvin (minus 163 Grad Celsius) aufgeheizt wurde. In der Eiskammer des Kuiper-Gürtels herrschen aber eigentlich nur Temperaturen von maximal 50 Kelvin (rund minus 220 Grad Celsius). Die Sonne ist weit weg und die Oberfläche der Kleinstplaneten eine vor Kälte erstarrte Welt. Zu erwarten wäre dort nur Wassereis in amorpher Form.

Damit Eis zu einer geordneten Struktur auskristallisiert, ist vermutlich eine sehr viel höhere Energie – also Temperatur – nötig, vorausgesetzt im All herrschen tatsächlich die gleichen Bedingungen wie in den Laboratorien. Die Versuche dort ergaben, dass dafür mehr als 100 Kelvin (rund minus 170 Grad Celsius) herrschen müssen (Snowcrystals). Die entsprechende „Wärme“ könnte durch Zerfall radioaktiver Elemente im Innern von Quaoar entstanden sein oder durch Vulkanismus, wozu das ebenfalls aufgespürte Ammoniumhydrat passen würde.

Weitere Beobachtungen, vor allem mit dem Weltraumteleskop Spitzer, werden nötig sein, um die Resultate zu überprüfen, schreibt David J. Stevenson vom California Institute of Technology. Kristallines Eis wurde auch schon in den Scheiben rund um entstehende Sterne beobachtet, wobei die thermale Geschichte des Staubs unbekannt blieb. Stevenson kommt zu dem Schluss:

Wir sollten die Möglichkeit nicht ausschließen, dass planetare Prozesse wie Vulkanismus auch auf Objekten voller flüchtiger Stoffe in den Außenbereichen des Sonnensystems vorkommen können.

(Andrea Naica-Loebell)

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