Neue Studie könnte die unerwartet niedrige Temperatur auf Pluto erklären

Dieses Bild zeigt Dunstschichten in der Atmosphäre des Zwergplaneten Pluto. Es basiert auf Daten der NASA-Raumsonde New Horzizons. (Credits: NASA / JHUAPL / SwRI)
Dieses Bild zeigt Dunstschichten in der Atmosphäre des Zwergplaneten Pluto. Es basiert auf Daten der NASA-Raumsonde New Horzizons. (Credits: NASA / JHUAPL / SwRI)

Die Gaszusammensetzung einer planetaren Atmosphäre bestimmt normalerweise, wie viel Wärme in ihr gespeichert wird. Beim Zwergplaneten Pluto ist die basierend auf der Zusammensetzung seiner Atmosphäre vorhergesagte Temperatur allerdings viel höher als die von der NASA-Raumsonde New Horizons tatsächlich gemessenen Werte.

Eine neue Studie, die am 16. November 2017 im Journal Nature veröffentlicht wurde, schlägt einen neuen Kühlungsmechanismus für Plutos dünne Atmosphäre vor, der von Dunstpartikeln gesteuert wird.

"Es war ein Rätsel, seit wir die ersten Temperaturdaten von New Horizons bekamen", sagte der Erstautor Xi Zhang, Assistenzprofessor für Erd- und Planetenforschung an der University of California in Santa Cruz (UCSC). "Pluto ist der erste bekannte planetare Himmelskörper, bei dem das atmosphärische Energiebudget von festen Dunstteilchen anstatt von Gasen dominiert wird."

An dem Kühlungsmechanismus ist die Absorption von Wärme durch die Dunstpartikel beteiligt. Letztere emittieren dann Infrarotstrahlung und kühlen die Atmosphäre ab, indem sie Energie in den Weltraum abstrahlen. Das Ergebnis ist eine Atmosphärentemperatur von etwa 70 Kelvin (ca. -203 Grad Celsius) statt der vorhergesagten 100 Kelvin (ca. -173 Grad Celsius).

Zhang zufolge sollte die Infrarotstrahlung der Dunstpartikel in Plutos Atmosphäre mit dem James Webb Space Telescope nachweisbar sein. Das könnte nach dem geplanten Start des Teleskops im Jahr 2019 die Bestätigung der Hypothese seines Teams ermöglichen.

Auf den von New Horizons aufgenommenen Bildern sind dichte Schichten aus atmosphärischem Dunst zu erkennen. Der Dunst entsteht durch chemische Reaktionen in der oberen Atmosphäre, wo die ultraviolette Strahlung der Sonne Stickstoff und Methan ionisiert. Dadurch bilden sich winzige Kohlenwasserstoffpartikel mit Durchmessern von einigen Nanometern. Wenn diese winzigen Teilchen durch die Atmosphäre nach unten sinken, klumpen sie zusammen und bilden Ansammlungen, die weiter wachsen, während sie nach unten sinken, und sich letztendlich auf der Oberfläche ablagern.

"Wir vermuten, dass diese Kohlenwasserstoffpartikel mit dem rötlichen und bräunlichen Material zusammenhängen, das auf den Bildern von Plutos Oberfläche sichtbar ist", sagte Zhang.

Die Forscher sind daran interessiert, die Auswirkungen der Dunstpartikel auf die atmosphärische Energiebilanz von anderen planetaren Himmelskörpern wie dem Neptunmond Triton oder dem Saturnmond Titan zu untersuchen. Ihre Ergebnisse könnten auch für die Erforschung von Exoplaneten mit dunstigen Atmosphären relevant sein.

Zhangs Co-Autoren sind Darrell Strobel, ein Planetenforscher von der Hohns Hopkins University und Mitglied des New-Horizons-Teams, sowie Hiroshi Imanaka vom Ames Research Center der NASA in Mountain View, der die Chemie von Dunstpartikeln in planetaren Atmosphären untersucht. Diese Forschungsarbeit wurde von der NASA finanziert.

Quelle

(THK)

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