Pluto ist sicherlich kalt, aber neue Forschungen haben ergeben, dass seine Atmosphäre etwas wärmer ist.
Astronomen, die das Very Large Telescope des European Southern Observatory verwenden, haben unerwartet große Mengen Methan in Plutos Atmosphäre gefunden, was offensichtlich dazu beiträgt, dass es etwa 40 Grad wärmer bleibt als die Oberfläche des Zwergplaneten. Die Atmosphäre erwärmt sich auf -180 Grad Celsius (-356 Grad Fahrenheit), verglichen mit einer Oberfläche, die normalerweise -220 Grad Celsius (-428 Grad Fahrenheit) beträgt.
"Mit viel Methan in der Atmosphäre wird klar, warum Plutos Atmosphäre so warm ist", sagte Emmanuel Lellouch vom Observatoire de Paris in Frankreich. Lellouch ist Hauptautor des Papiers, das über die Ergebnisse berichtet und in der Zeitschrift veröffentlicht wird Astronomie und Astrophysik.
Pluto, etwa ein Fünftel der Größe der Erde, besteht hauptsächlich aus Gestein und Eis und umkreist etwa 40 Mal weiter von der Sonne entfernt als die Erde.
Seit den 1980er Jahren ist bekannt, dass Pluto auch eine dünne, zarte Atmosphäre hat. Reichlich vorhandener Stickstoff wird zusammen mit Spuren von Methan und wahrscheinlich Kohlenmonoxid durch einen atmosphärischen Druck an der Oberfläche gehalten, der nur etwa ein Hunderttausendstel des Drucks auf der Erde oder etwa 0,015 Millibar beträgt. Während sich Pluto während seiner 248 Jahre langen Umlaufbahn von der Sonne entfernt, gefriert seine Atmosphäre allmählich und fällt zu Boden. In Zeiten, in denen es näher an der Sonne ist - wie es jetzt ist - steigt die Temperatur der festen Oberfläche von Pluto an, wodurch das Eis in Gas sublimiert.
Bis vor kurzem konnten nur die oberen Teile der Atmosphäre von Pluto untersucht werden. Durch die Beobachtung von Sternbedeckungen, einem Phänomen, das auftritt, wenn ein Körper des Sonnensystems das Licht eines Hintergrundsterns blockiert, konnten Astronomen nachweisen, dass Plutos obere Atmosphäre etwa 50 Grad wärmer als die Oberfläche war. Diese Beobachtungen konnten kein Licht auf die atmosphärische Temperatur und den atmosphärischen Druck in der Nähe von Plutos Oberfläche werfen. Einzigartige neue Beobachtungen mit dem CRyogenic InfraRed Echelle Spectrograph (CRIRES), der am Very Large Telescope der ESO angebracht ist, haben nun gezeigt, dass die gesamte Atmosphäre, nicht nur die obere Atmosphäre, eine mittlere Temperatur hat, die viel weniger kalt ist als die Oberfläche.
Normalerweise ist Luft in der Nähe der Erdoberfläche wärmer als die Luft darüber, hauptsächlich weil die Atmosphäre von unten erwärmt wird, wenn Sonnenstrahlung die Erdoberfläche erwärmt, was wiederum die Schicht der Atmosphäre direkt darüber erwärmt. Unter bestimmten Bedingungen ist diese Situation umgekehrt, so dass die Luft nahe der Erdoberfläche kälter ist. Meteorologen nennen dies eine Inversionsschicht, die Smogbildung verursachen kann.
Die meisten, wenn nicht alle Atmosphären von Pluto unterliegen daher einer Temperaturumkehr: Je höher die Temperatur, desto höher die Atmosphäre, die Sie betrachten. Die Änderung beträgt etwa 3 bis 15 Grad pro Kilometer. Auf der Erde sinkt die Temperatur in der Atmosphäre unter normalen Umständen um etwa 6 Grad pro Kilometer.
Der Grund, warum Plutos Oberfläche so kalt ist, hängt mit der Existenz von Plutos Atmosphäre zusammen und ist auf die Sublimation des Oberflächeneises zurückzuführen. Ähnlich wie Schweiß den Körper kühlt, wenn er von der Hautoberfläche verdunstet, wirkt diese Sublimation kühlend auf die Oberfläche von Pluto.
Die CRIRES-Beobachtungen zeigen auch, dass Methan das zweithäufigste Gas in Plutos Atmosphäre ist und ein halbes Prozent der Moleküle ausmacht. „Wir konnten zeigen, dass diese Methanmengen eine entscheidende Rolle bei den Erwärmungsprozessen in der Atmosphäre spielen und die erhöhte atmosphärische Temperatur erklären können“, sagte Lellouch.
Zwei verschiedene Modelle können die Eigenschaften der Atmosphäre von Pluto erklären. Im ersten Fall gehen die Astronomen davon aus, dass die Oberfläche von Pluto mit einer dünnen Methanschicht bedeckt ist, die die Sublimation des Stickstofffrosts hemmt. Das zweite Szenario ruft die Existenz von reinen Methanflecken auf der Oberfläche hervor.
"Um zwischen den beiden zu unterscheiden, muss Pluto weiter untersucht werden, wenn es sich von der Sonne entfernt", sagt Lellouch. "Und natürlich wird uns die Raumsonde New Horizons der NASA auch mehr Hinweise geben, wenn sie 2015 den Zwergplaneten erreicht."
LEAD IMAGE CAPTION: Künstlerische Darstellung, wie die Oberfläche von Pluto aussehen könnte, wenn Flecken von reinem Methan auf der Oberfläche ruhen. In der Entfernung von Pluto erscheint die Sonne etwa 1000-mal schwächer als auf der Erde. Bildnachweis: ESO
Quelle: ESO
