Pluto-Sonde stößt vor ihrer Begegnung auf Überraschungen

Pluto ist seit seiner Entdeckung im Jahr 1930 ein Rätsel unter den klassischen Planeten und verwirrt die Astronomen. Die winzige Welt ist dunkel und weit entfernt und kreist so weit von der Sonne entfernt, dass ein plutonisches Jahr etwa 248 Erdjahre dauert.

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Bislang waren die besten Bilder von Pluto und seinem System von seltsamen Monden verschwommen und zeigten keine Oberflächendetails, so dass Plutos Geografie im Reich der Künstler und Science-Fiction-Autoren gefangen blieb. Die wenigen Daten, die wir über seine Atmosphäre und Zusammensetzung haben, wurden aus teleskopischen Beobachtungen gewonnen, da kein von Menschen geschaffenes Raumschiff jemals für einen Besuch in die Nähe gekommen ist.

Jetzt wird sich alles ändern. Nach einer neunjährigen Reise von drei Milliarden Meilen - und einem kurzen technischen Schluckauf am 4. Juli - wird sich die New Horizons-Sonde während eines Vorbeiflugs am 14. Juli innerhalb von 12.000 Kilometern der mysteriösen Welt nähern. Das Raumschiff hat dabei Beobachtungen gemacht Wir nähern uns seinem Ziel und haben bereits Dinge gefunden, die die Wissenschaftsteams der NASA in ihren Bann ziehen:

Gemaltes Gelände

Wenn Sie die meisten Planetenforscher vor dem Start von New Horizons befragt hätten, hätten sie gesagt, dass es unwahrscheinlich ist, dass Pluto oder sein größter Mond, Charon, so etwas wie eine komplexe Oberflächengeologie aufweist. Es ist klein, so dass der gesamte Innenraum wahrscheinlich schon vor langer Zeit fest gefroren ist und jegliche Oberflächenveränderungen nur von Kraterbildung herrühren würden. Das ist eindeutig falsch.

"An diesem Punkt sehen wir zweifellos einige interessante Bereiche", sagt Missionsmanager Jimmy Lee. Beispielsweise lieferte das Raumschiff am 22. Juni Bilder, die überraschend dunkles Terrain an einem Pol zeigten. "In der dunklen Region am Pol von Charon haben wir das Gefühl, dass dort eine Textur vorhanden ist", sagt Lee.

Das New Horizons-Team erstellte diese Farbkarte von Pluto mit einem länglichen dunklen Bereich, der informell als "der Wal" bezeichnet wird, entlang des Äquators links sowie einer hellen Region rechts, die den Spitznamen "Donut" trägt. (NASA / Johns Hopkins University APL / SwRI)

Als New Horizons Pluto näher kam, wurden Details seiner Oberfläche klarer, insbesondere zwei Merkmale, die als "Donut und Wal" bezeichnet werden. Der "Wal" ist ein länglicher dunkler Bereich, während der "Donut" eine helle Region ist. Der etwa 300 Kilometer lange Wal könnte aus Kohlenwasserstoffen bestehen, die dunkler werden, wenn sie der Sonne ausgesetzt werden. In der Zwischenzeit könnte der 990 Meilen breite Donut frische Eisablagerungen sein. Eine weitere Besonderheit, ein herzförmiger Lichtbereich, wurde entdeckt, als das Fahrzeug am 8. Juli noch näher rückte. Dieser 1.200 Meilen breite Bereich wird während des Vorbeiflugs im Detail zu sehen sein, und Missionswissenschaftler sind gespannt darauf, herauszufinden, was er ist.

Keine Ringe, weniger Gefahr

Pluto hat mehrere Monde, die alle entweder durch bodengestützte Beobachtungen oder durch das Hubble-Weltraumteleskop gefunden wurden. Einige sind klein genug, dass Pluto Ringe haben könnte, die durch kleine Stöße erzeugt werden und die Brocken der Monde in die Umlaufbahn streuen würden. Während Ringe ein lustiger Fund für Wissenschaftler sein würden, würden unerwartete Trümmer eine Gefahr für das ankommende Raumschiff darstellen. Bei der Mission New Horizons hat ein Team von Mitarbeitern die Aufgabe, sicherzustellen, dass sich nichts vor der Sonde befindet, was noch niemand bemerkt hat.

"Ich denke, viele von uns gingen davon aus, dass es angesichts der Anzahl der Monde, die von erdgestützten Observatorien entdeckt wurden, kleinere Monde geben würde, die nur von New Horizons aus entdeckt werden können", sagt Sara Hörst, Assistenzprofessorin für Erd- und Planetenwissenschaften bei Johns Hopkins, der nicht zum New Horizons-Team gehört.

Bisher hat das Team auf der Suche nach Hindernissen jedoch nichts gefunden, weder Neumonde noch Ringe. Das bedeutet wahrscheinlich, dass Charon Trümmer aus der Region um Pluto räumt - und effektiv einen Weg für New Horizons frei macht. "Das ist ein Grund, warum wir die Flugbahn gewählt haben, die wir gemacht haben", sagt Lee.

Bessere Dimensionierung

Je näher New Horizons rückt, desto besser kann die Größe von Pluto gemessen werden. Dies ist wichtig, um herauszufinden, wie dicht es ist und wie groß die Schüttgutzusammensetzung sein könnte. "Wir versuchen immer noch, das in den Griff zu bekommen", sagt Lee. Bisher gehen die meisten Schätzungen davon aus, dass Pluto zu 65 bis 70 Prozent aus Gestein und zu 30 bis 35 Prozent aus Eis besteht, aber das sind sehr grobe Zahlen. Möglicherweise befindet sich sogar eine flüssige Wasserschicht unter der Oberfläche.

Diese aus New Horizons-Daten erstellte Animation zeigt Pluto und seinen größten Mond Charon in ihrem Orbital-Tanz. (NASA / Johns Hopkins University APL / SwRI)

Aufgrund der Teleskopdaten gab es auch Bedenken, dass die dünne Atmosphäre von Pluto unsere Größenschätzungen zunichte macht. Das sollte New Horizons aufklären können. Charon scheint unterdessen überhaupt keine Atmosphäre zu haben, aber New Horizons ist noch nicht nah genug, um es sicher zu sagen. Und Lee merkt an, dass Charon in der Nähe von Pluto umkreist, etwa 19 km von seinem Zentrum entfernt, sodass die beiden möglicherweise sogar eine gemeinsame Atmosphäre haben. "Dies ist das erste Doppelplanetensystem, das wir in unserem Sonnensystem gesehen haben", sagt Lee. "Es wäre also cool, wenn sie eine gemeinsame Atmosphäre hätten."

Was steht vor der Tür?

Die Sonde trägt drei bildgebende Instrumente, von denen eines mit ultraviolettem Licht arbeitet. Es wird auch den Sonnenwind um Pluto messen, Staubpartikel zählen, die Spektren geladener Partikel messen und die Atmosphäre von Pluto mit Radiowellen untersuchen. Lee merkt an, dass die atmosphärische Arbeit ernsthaft beginnen wird, wenn die Sonde vorbeizieht und an Pluto vorbeikommt, um einen "beleuchteten" Blick darauf zu werfen. Durch die Erfassung von Daten zum Sonnenlicht bei ultravioletten Wellenlängen, die durch die Atmosphäre fließen, kann die Zusammensetzung bestimmt werden. Darüber hinaus wird New Horizons mit seinem Radio Science Experiment Radiowellen durch die Atmosphäre senden, um festzustellen, wie dick es ist. Charon wird das Gleiche tun, um zu sehen, welche Luft der Mond hat, falls es welche gibt.

"Eines der Dinge, auf die ich mich am meisten freue, wenn ich von New Horizons erfahre, ob Pluto derzeit eine Dunstschicht in seiner Atmosphäre hat oder nicht", sagt Hörst. "Wir haben ein paar verschiedene Beispiele für [Stickstoff-Methan-Kohlenmonoxid] -Atmosphären in unserem Sonnensystem: Titan, Triton und Pluto, und ich denke, wir können viel über die Bildung von Dunst in Planetenatmosphären lernen. ... Ich hoffe wir Sie können einige unserer Ideen zur Dunstbildung auf Titan testen, indem Sie die Atmosphäre von Pluto betrachten. "

Bessere Bilder der Oberfläche ermöglichen es dem NASA-Team, die chemische Zusammensetzung zu bestimmen und von dort aus die Entwicklung des Sonnensystems zu verstehen. Viele Planetenexperten glauben, dass Pluto aus Material hergestellt sein könnte, das der sehr frühen Umgebung des Sonnensystems am ähnlichsten ist, und bieten daher möglicherweise Einblicke in die frühen Gärtnereien der Planeten. Und nach dem Vorbeiflug hoffen die Missionsmanager, New Horizons tiefer in den Kuipergürtel zu schicken, um einen "Cousin" des Pluto zu untersuchen, der noch mehr Daten über die Trümmer des Sonnensystems liefert, die tief in der Sonne gefroren sind.

Pluto und Charon, aufgenommen am 7. Juli mit dem Long Range Reconnaissance Imager (LORRI) auf New Horizons (NASA / Johns Hopkins University APL / SwRI)

Die kombinierten Daten werden uns helfen, Pluto in einer neuen Perspektive zu sehen. "Im Moment sind wir noch dabei, diese Welt zum ersten Mal aus nächster Nähe zu betrachten und zum ersten Mal in der Lage, ein Bild von Pluto in unseren Köpfen zu zeichnen, das auf der Realität basiert", sagt Hörst.

Und basierend auf dem, was wir schon vor der nächsten Begegnung mit dem Raumschiff gesehen haben, ist Pluto weit entfernt von einer einfachen Kugel aus Fels und Eis, fügt Katie Mack, eine theoretische Astrophysikerin an der Universität von Melbourne, hinzu. "New Horizons wird unsere ersten echten Karten anbieten", sagt sie. "Pluto wird zu einem echten Ort, und es ist aufregender, als ich gedacht habe."