Die von der Raumsonde New Horizons auf Pluto entdeckten Berge sind von einer Methaneisschicht bedeckt, die helle Ablagerungen wie die schneebedeckten Bergketten auf der Erde erschafft. New Horizons flog im Jahr 2015 an dem Zwergplaneten vorbei.
In einer neuen Studie wurden Daten analysiert, die New Horizons von Plutos Atmosphäre und Oberfläche gesammelt hat. Ebenso wurden numerische Simulationen von Plutos Klima durchgeführt, um zu enthüllen, dass diese Eiskappen durch einen völlig anderen Prozess entstehen als jene auf der Erde. Die Studie wurde von einem internationalen Team durchgeführt, mit Beteiligung von Wissenschaftlern des Ames Research Center der NASA im kalifornischen Silicon Valley.
“Es ist besonders bemerkenswert zu sehen, dass zwei sehr ähnliche Landschaften auf der Erde und auf Pluto durch zwei sehr unterschiedliche Prozesse entstehen können”, sagte Tanguy Bertrand, ein Postdoktorand am Ames Research Center und Hauptautor der Studie im Journal Nature Communications, die diese Ergebnisse beschreibt. “Obwohl Objekte wie der Neptunmond Triton theoretisch vergleichbare Prozesse aufweisen könnte, gibt es nirgendwo in unserem Sonnensystem außer auf der Erde eisbedeckte Berge wie diese.
Auf unserem Planeten nehmen die Temperaturen in der Atmosphäre mit zunehmender Höhe ab, hauptsächlich durch die Abkühlung der expandierenden Luft. Die kalte Atmosphäre wiederum kühlt die Temperaturen auf der Oberfläche. Wenn sich ein feuchter Wind einem Berg auf der Erde nähert, kühlt sein Wasserdampf ab und kondensiert und bildet so Wolken und anschließend den Schnee auf den Berggipfeln.
Aber auf Pluto findet das Gegenteil statt: Die Atmosphäre des Zwergplaneten wird mit zunehmender Höhe wärmer, weil das Methangas, das weiter oben höher konzentriert ist, die Sonnenstrahlung absorbiert. Allerdings ist die Atmosphäre zu dünn, um die Oberflächentemperaturen zu beeinflussen, die konstant bleiben. Und im Gegensatz zu den Aufwinden auf der Erde dominieren auf Pluto Winde, die die Berghänge hinabwehen.
Um zu verstehen, wie die gleiche Landschaftsform mit unterschiedlichen Materialien und unter verschiedenen Bedingungen entstehen konnte, entwickelten die Forscher am Laboratoire de Météorologie in Paris (Frankreich) ein 3D-Modell, das die Atmosphäre und Oberfläche im Lauf der Zeit simuliert. Sie stellten fest, dass Plutos Atmosphäre in wärmeren, größeren Höhen mehr gasförmiges Methan enthält. Dadurch kann das Gas sättigen, kondensieren und dann ohne Wolkenbildung direkt auf den Berggipfeln gefrieren. In geringeren Höhen gibt es keinen Methanfrost, weil es dort weniger gasförmiges Methan gibt, was die Kondensation unmöglich macht.
Dieser Prozess erschafft nicht nur die Methaneiskappen auf Plutos Bergen, sondern auch ähnliche Strukturen auf seinen Kraterrändern. Das rätselhafte Eiszacken-Gebiet in der Tartarus Dorsa Region in der Nähe von Plutos Äquator kann durch diesen Kreislauf ebenfalls erklärt werden.
“Pluto ist wirklich eines der besten natürlichen Laboratorien für die Erforschung der physikalischen und dynamischen Prozesse, die daran beteiligt sind, wenn Übergänge zwischen festen und gasförmigen Zuständen mit einer planetaren Oberfläche interagieren”, sagte Bertrand. “Der Vorbeiflug von New Horizons offenbarte verblüffende Gletscherlandschaften, aus denen wir weiter lernen.”
(THK)
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