Ein ungewöhnlicher Krater auf Pluto könnte ein Supervulkan sein

Pluto mit einem Super-Kryovulkan? Warum nicht! Alle Elemente sind vorhanden, nur nicht in der Art und Weise, wie wir normalerweise von Vulkanen denken. Und Kryovulkane sind der Grund dafür, dass Plutos Oberfläche so aussieht, wie sie aussieht. Eine aktuelle Forschungsarbeit erklärt, warum Pluto die Heimat der neuesten Supervulkanentdeckung im Sonnensystem sein könnte.

Der Planetenwissenschaftler Dale Cruikshank und eine Gruppe von Kollegen haben ein seltsames Merkmal auf Pluto namens Kiladze-Krater untersucht. Seine Existenz wirft viele Fragen darüber auf, was in Pluto passiert, um diese seltsame Landschaft zu erschaffen. Die Forscher haben kürzlich einen Artikel veröffentlicht, der diese Region untersucht und eine Erklärung für ihr Aussehen liefert. Die Forschung wurde auf dem Preprint-Server veröffentlicht arXiv.

Innere Maßnahmen treiben den Kryovulkanismus voran

Das Team geht davon aus, dass es sich bei Kiladze um einen Super-Kryovulkan handelt. Kryovulkanismus ist der Prozess, der Eis-„Lava“ auf die Oberfläche von Pluto schickt. Wir haben es im gesamten äußeren Sonnensystem gesehen, bei einigen Monden von Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun. Wie bei seiner „Schwesterform“ des Vulkanismus hier auf der Erde schmilzt eine Art Erhitzung Mantelmaterial, das schließlich an die Oberfläche entweichen kann. Wir sind es gewohnt, felsige Lava zu sehen. Allerdings wirken auch Eis und Wasser als „Lava“, wenn die Bedingungen genau stimmen.

Und hier kommt Pluto ins Spiel, denn die Bedingungen sind reif für Kryovulkanismus. Während des Vorbeiflugs von New Horizons am Pluto im Jahr 2015 erregten mehrere Merkmale die Aufmerksamkeit von Wissenschaftlern auf mögliche kryovulkanische Regionen. Dazu gehörte eine Region namens Virgil Fossae. Es liegt auf einer Seite von Sputnik Planitia, einem markanten herzförmigen Oberflächenmerkmal auf Pluto. Kiladze liegt an der Spitze des rechten „Lappens“ des Herzens und sein Aussehen löste bei Cruikshank und seinen Kollegen tatsächlich Diskussionen über die Ursache aus.

Kartierung von Kiladze

New Horizons hat während seines Vorbeiflugs im Jahr 2015 sowohl Bilder als auch Spektroskopie von Pluto aufgenommen. Eine Sache, die an Kiladze sofort auffiel, ist, dass um ihn herum verstreutes Wassereis verstreut ist. Das ist ungewöhnlich, da Methan- und Stickstoffeis den größten Teil der Oberfläche von Pluto bedecken. Daher schien ein Fleck Wassereis, der ein seltsam aussehendes Merkmal umgab, ungewöhnlich. Darüber hinaus enthielt das Eis eine Ammoniakverbindung. Irgendeine Aktivität brachte das Wasser-Ammoniak-Gemisch tief unter die Oberfläche nach oben. Aber was?

Laut Cruikshank ist die Erwärmung der Übeltäter. „Bei Pluto geht man davon aus, dass die innere Wärme auch der Auslöser für den an manchen Stellen an der Oberfläche beobachteten Vulkanismus ist, aber wir wissen nicht, ob es unter der Oberfläche einen globalen Ozean aus Wasser und verschiedenen Chemikalien gibt oder ob es sich einfach nur um Taschen aus Wasser und Chemikalien handelt.“ aus der Zeit, als Pluto entstand, und hatte ein heißes Inneres“, sagte er. „Dies ist ein Rätsel, das die nächste Generation von Planetenforschern lösen muss.“

Über den Vulkanismus hinaus erwogen Cruikshank und sein Team die Möglichkeit, dass es sich bei Kiladze um eine Art verzerrten Einschlagskrater handelt. Daher untersuchten sie das Oberflächenmerkmal auch auf Anzeichen eines alternativen Ursprungs. Abgesehen von den Oberflächenmaterialien weist die Morphologie der Region Hinweise auf tektonische Aktivität auf. Es gibt gestörte Strukturen und Einsturzgruben und die Gesamtform des Kraters ist verzerrt. Das deutet nicht unbedingt auf einen Ursprung des Aufpralls hin. Was ist also in Kiladze passiert? Die Antwort liegt in der inneren Struktur von Pluto.

Pluto, von innen nach außen

Pluto ist ein eisiger Körper, der um einen felsigen Kern gewickelt ist. Ein Großteil des „Grundgesteins“ des Planeten besteht aus Wassereis. Eine „Verunreinigung“ aus Tholinen bedeckt das Oberflächeneis mit Methan und Stickstoff. Tholine sind Kohlenwasserstoffverbindungen, die entstehen, wenn die Gase in der Atmosphäre und das Eis an der Oberfläche durch kosmische Strahlung und andere Strahlung bombardiert werden. Die große Aufgabe für Planetenforscher besteht darin, alle verschiedenen Oberflächeneinheiten auf Pluto zu untersuchen und herauszufinden, wie sie entstanden sind. Kryovulkanismus ist sicherlich ein wichtiger Teil dieser Oberflächen-„Kalküle“.

Bei Pluto kommt es zu Kryovulkanismus, weil etwas das Innere erhitzt und Wassereis an die Oberfläche schickt. Der radioaktive Zerfall von Elementen im Inneren des Kerns ist die offensichtlichste Erklärung für die Erwärmung. In diesem Fall könnte ein Ozean aus flüssigem Wasser oder Taschen aus matschigem Wassereis entstehen. Einige Wissenschaftler vermuten, dass Wassereis (oder Eismatsch) den Kern umgibt.

Hinweise auf der Oberfläche von Pluto

Interessanterweise gibt es an der Oberfläche Stellen mit Wassereis, vermischt mit Ammoniak. Diese Mischung scheint aus dem Inneren des Planeten zu stammen. Interessanterweise senkt Ammoniak den Gefrierpunkt von Wasser, wodurch es als eisiges „Magma“ durch plutonische Kryovulkane fließen kann.

Cruikshank wies darauf hin, dass Ammoniak auch in Form von ammoniakhaltigem Salz oder Hydrat vorliegen könnte. Es ist nicht ganz klar, woher es stammt. Er vermutet, dass es Teil der ursprünglichen Materialmischung war, aus der Pluto (und die meisten anderen Körper im Sonnensystem) vor etwa 4,5 Milliarden Jahren kondensierten.

Pluto ist nicht der einzige Ort, an dem Ammoniak existiert, sondern nur der (bisher) am weitesten entfernte. „Wir finden Hinweise auf eine Art Ammoniak in den Spektren zahlreicher transneptunischer Objekte, die mit dem Webb-Weltraumteleskop aufgenommen wurden (noch nicht veröffentlicht), und es ist offenbar ein allgegenwärtiger Bestandteil der Planeten und kleiner Körper“, schrieb er in einer E-Mail . „Es ist auch ein äußerst wichtiger Bestandteil präbiotischer Moleküle, wie Laborstudien gezeigt haben, in denen Aminosäurevorläufer synthetisiert werden.“

Kiladze auf Pluto verstehen

Die Kiladze-Struktur hat einen Durchmesser von etwa 44 Kilometern und liegt in einer Unterregion namens Hayabusa Terra auf Pluto. In der Teamarbeit wird er beschrieben als „ein Super-Kryovulkan mit einer wiederauflebenden Caldera, der in der Vergangenheit einen oder mehrere Ausbrüche hatte, die tausend Kilometer Kryo-Lava ausschleuderten, und möglicherweise eine unbekannte Anzahl kleinerer Ausbrüche.“

In ihrem Artikel erörtert Cruikshanks Team die möglichen Ursachen für Kiladze, einschließlich der Tatsache, dass es auf einen antiken Einschlag zurückzuführen ist. Das Vorhandensein von frischem Eis und das Fehlen einer dicken Tholinschicht sind jedoch einige der Hinweise, die eher auf Kryovulkanismus sowohl in dieser Region als auch in Virgil Fossae hinweisen.

Wann entstand Kiladze auf Pluto?

Es ist ziemlich wahrscheinlich, dass Kiladze relativ jung ist. Es ist sicherlich nicht so alt wie der Rest der Oberfläche. Das Team vermutet, dass seine Eruptionsaktivität in den letzten paar Millionen Jahren stattgefunden hat. Die Hinweise liegen in den Oberflächenbelägen. Wenn Kiladze alt wäre, würde man erwarten, dass über den offensichtlichsten Merkmalen eine Art aufgebaute Oberflächenschicht zu sehen wäre. Dies wäre der Fall, wenn sich im Laufe des Alters des Planeten ein ständiger Regen organischer Staubpartikel aus der Atmosphäre niedergelassen hätte.

„Wir haben eine gute Vorstellung von der Entstehungs- und Absetzzeit von Smogpartikeln auf Pluto“, betonte er, „und wenn die Kiladze-Struktur Milliarden von Jahren dort gesessen hätte, würden die Smogpartikel die von ihr erfasste Spektralsignatur des Wassereises verdecken.“ die Raumsonde New Horizons im Jahr 2015. Daher die Schlussfolgerung, dass sie erst vor relativ kurzer Zeit entstanden ist.“

Mit „kürzlich“ geht das Team davon aus, dass die freigelegten Wassereisstellen möglicherweise nur ein paar Millionen Jahre alt sind. Und sie stammen möglicherweise nicht nur von einer großen Eruption. Dieser Super-Kryovulkan auf Pluto ist seit seiner Entstehung wahrscheinlich viele Male ausgebrochen. Seine bloße Anwesenheit – zusammen mit jüngsten Studien zum Vulkanismus in Virgil Fossae – liefert zukünftigen Forschern einige sehr wichtige Hinweise, wenn sie versuchen, die innere Struktur dieser Welt zu verstehen.