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Astronomie+Physik

Auf Pluto könnte es neuartige Eisvulkane geben

Pluto
Aufnahme von Plutos Eisvulkan-Region. © NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute/Isaac Herrera/Kelsi Singer

Der ferne Zwergplanet Pluto hat schon mehrfach durch exotische Landschaftsformen und Prozesse überrascht. Jetzt liefern neue Auswertungen von Aufnahmen der NASA-Raumsonde New Horizons Hinweise auf ein weiteres ungewöhnliches Phänomen. Demnach könnte der Zwergplanet eine neuartige Form des Eisvulkanismus besitzen, die bis zu sieben Kilometer hohe Berge aus steinhartem Wassereis auftürmte. Das Eis muss dabei ähnlich wie zähflüssige Lava aus dem Untergrund gequollen sein und bildete im Laufe der Zeit eine hügelige Landschaft mit einigen größeren Bergen wie dem Wright Mons und Piccard Mons. Sollte sich dies bestätigen, wäre diese Form des Eisvulkanismus bisher einzigartig im Sonnensystem.

Lange galt der ferne Zwergplanet Pluto als kalte, tote Welt. Doch der Vorbeiflug der NASA-Raumsonde New Horizons im Jahr 2015 und die dabei von der Sonde gesammelten Daten und Aufnahmen zeichnen ein völlig anderes Bild. Demnach ist der gut 2370 Kilometer große Pluto trotz Temperaturen von weniger als minus 215 Grad ein überraschend dynamischer Himmelskörper. So gibt es auf ihm in Zeitlupe fließende Gletscher aus gefrorenem Stickstoff und junge, von Konvektionsströmungen im Eis immer wieder erneuerte Flächen wie in der großen Ebene Sputnik Planitia. Der aus dieser Eisebene ausgasende Stickstoff könnte zudem lokale und globale Windströmungen antreiben, wie Wissenschaftler ermittelt haben. Planetenmodellen zufolge scheint es sogar möglich, dass der Zwergplanet noch genügend Wärme aus seiner Frühzeit in sich trägt, um in seinem Inneren halbgefrorenes oder sogar flüssiges Wasser zu besitzen.

Rätsel um Eisberge mit Gipfelsenke

Ein weiteres Phänomen, das Planetenforschern schon länger Rätsel aufgibt, ist eine bergige Region südwestlich der Eisebene Sputnik Planitia. Dort liegen mehrere hohe Erhebungen, die flach zulaufenden Bergen oder großen Domen ähneln. Die beiden höchsten Berge in diesem Gebiet sind der knapp fünf Kilometer hohe und an der Basis rund 150 Kilometer breite Wright Mons und der sieben Kilometer hohe und 225 Kilometer breite Piccard Mons. „Allein das Volumen des Wright Mons umfasst 24.000 Kubikkilometer – das ist ähnlich viel wie das Volumen des Mauna Loa auf Hawaii“, erklären Kelsi Singer vom Southwest Research Institute in Boulder, Colorado und ihre Kollegen. Beide Berge haben auf ihrem Gipfel große, tief reichende Löcher, beim Wright Mons hat diese Gipfelsenke einen Durchmesser von 56 Kilometern. Schon früher vermuteten Planetenforscher aufgrund dieser kraterähnlichen Strukturen, dass es sich bei diesen Bergen um vulkanische Formationen handeln könnte. Angesichts der Kälte des Pluto und seiner eisigen Beschaffenheit müssten diese Vulkane allerdings Eis statt Lava zutage fördern.

Um der Frage nachzugehen, ob es sich bei diesen Bergen auf Pluto wirklich um Eisvulkane handeln könnte, haben nun Singer und ihr Team die von New Horizons verfügbaren Aufnahmen der Region um Wright und Piccard Mons erneut einer ausführlichen Analyse unterzogen. Dafür nutzten sie vor allem die Aufnahmen, auf denen die Berge dieser Region schräg vom schwachen Sonnenlicht angestrahlt wurden, sodass Oberflächenstrukturen durch Schattenwurf deutlich hervortreten. Die Analysen bestätigten zunächst, dass sowohl die Bergflanken als auch die benachbarten Senken von zahlreichen kleineren, hügelartigen Erhebungen bedeckt sind und dass auch die zentralen Senken von Wright Mons und Piccard Mons eine eher unregelmäßige, klumpig erscheinende Oberfläche aufweisen. Spektrale Daten legen zudem nahe, dass der Großteil dieser Berge aus Wassereis besteht, leicht flüchtigere Eissorten wie Stickstoffeis und gefrorenes Methan bilden dagegen nur an einigen Stellen einen dünnen Überzug.

Austritte von zähflüssigem Eis

Nach Ansicht von Singer und ihrem Team sprechen die Merkmale der Berge dagegen, dass es sich um Eisvulkane im klassischen Sinne handelt. Sowohl die ungewöhnlich großen Senken im Gipfelbereich als auch das Fehlen von Spuren ausgeströmten Materials oder ausgeschleudertem Auswurf, deuten darauf hin, dass in dieser Region weder flüssiges Material ausgetreten ist noch es explosive Ausbrüche gab. Stattdessen deutet das hügelige, klumpige Terrain ihren Angaben zufolge eher auf den langsamen Austritt halbgefrorenen oder gefrorenen Materials hin. Demnach muss es unter den Bergen und Hügeln dieser Region mehrere Austrittstellen für eine solche zähe, aber noch mobile Eismasse gegeben haben. Ihre Konsistenz und Form vergleichen die Wissenschaftler mit der Kissenlava mancher unterseeischer Lavaaustritte auf der Erde. Aus den teilweise unterschiedlich dicken Überzügen der Bergflanken mit organischen Ablagerungen und flüchtigeren Eisarten sowie der unregelmäßigen Form der Gipfelsenken schließen sie zudem, dass Wright Mons und Piccard Mons durch mehrere, zeitlich getrennte Eisaustritte entstanden sind. „Dieses Szenario liefert einen konsistenten Erklärungsmechanismus für alle großen Erhebungen und Senken – sowohl für die dom- oder ringförmigen wie die komplexer geformten“, schreiben Singer und ihre Kollegen.

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Sollte sich dies bestätigen, dann könnte es auf dem Zwergplaneten Pluto eine Form des Eisvulkanismus geben, die zuvor noch auf keinem anderen Himmelskörper im Sonnensystem beobachtet wurde. Gleichzeitig könnte das geringe Alter einiger dieser Erhebungen bedeuten, dass es im Inneren des Pluto noch mehr Wärme gibt als man lange vermutet hatte. Denn diese Wärme ist die Voraussetzung dafür, dass Wassereis beweglich genug wird, um zumindest langsam an die Oberfläche quellen zu können.

Quelle: Kelsi Singer (Southwest Research Institute, Boulder) et al., Nature Communications, doi: 10.1038/s41467-022-29056-3

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