Francis Nimmo, Professor für Planetenwissenschaften an der University of California, Santa Cruz, war kürzlich Co-Autor eines Wissenschaftliche Fortschritte Papier über die innere Struktur des Zwergplaneten Eris.
Eris ist etwa so groß wie Pluto, aber etwa 50 % weiter von der Sonne entfernt. Die Entdeckung von Eris im Kuipergürtel jenseits von Neptun im Jahr 2005 löste die Debatte aus, die Pluto schließlich als Zwergplaneten neu einstufte.
Es war das Interesse an Pluto, das den Forscher Francis Nimmo von der UC Santa Cruz dazu veranlasste, Eris zu untersuchen.
Nimmo besuchte Michael Brown – einen der Entdecker von Eris – vor etwa sechs Monaten am California Institute of Technology und erkannte, dass einige von Browns neuen, unveröffentlichten Daten dabei helfen könnten, Informationen über die Eigenschaften von Eris zu enthüllen.
Die beiden arbeiteten mehrere Monate lang an Modellen und veröffentlichten ihre Ergebnisse in einem Wissenschaftliche Fortschritte Papier. Zwei Hauptinformationen führten zu ihren Ergebnissen.
Der erste wichtige Hinweis ist, dass Eris und sein Mond Dysnomia immer in die gleiche Richtung einander zugewandt sind.
„Das passiert, weil der große Planet durch die Gezeiten, die der kleine Mond auf ihm erzeugt, in Rotation versetzt wird“, erklärte Nimmo. „Je größer der Mond ist, desto schneller dreht sich der Planet.“
Forscher können die Spin- und Umlaufeigenschaften von Planeten und ihren Monden nutzen, um auf Eigenschaften ihrer inneren Strukturen zu schließen. Doch bis vor Kurzem hatten Wissenschaftler keine Schätzung über das Ausmaß der Dysnomie.
Browns damals unveröffentlichte Daten änderten dies, indem sie enthüllten, dass der Mond von Eris eine bestimmte Masse unterschreiten musste. Diese Obergrenze der Masse lieferte die zweite entscheidende Information.
„Und sobald man das weiß, kann man tatsächlich mit echten Berechnungen beginnen“, sagte Nimmo.
Das wichtigste, unerwartete Ergebnis des Modells von Nimmo und Brown ist, dass Eris überraschend zerstreut oder „matschig“ ist.
Die Co-Autoren stellten fest, dass Eris einen felsigen Kern hat, der von einer Eisschicht umgeben ist. Diese äußere Eishülle ist im Gegensatz zur leitenden Hülle von Pluto wahrscheinlich konvektiv.
„Das Gestein enthält radioaktive Elemente, und diese erzeugen Wärme. Und dann muss diese Wärme irgendwie raus“, erklärte Nimmo. „Wenn also die Hitze entweicht, treibt sie dieses langsame Aufwirbeln im Eis an.“
Eris verhält sich daher weniger wie ein starres Objekt, sondern „eher wie ein Weichkäse oder so etwas. Es neigt dazu, ein wenig zu fließen“, sagte Nimmo.
Zukünftige Daten
Die Obergrenze der Masse von Dysnomia ergab sich aus Messungen des Radioteleskops Atacama Large Millimeter Array (ALMA). Nimmo hofft, dass bald genauere Messungen der Masse dazu beitragen werden, das Modell weiter zu verfeinern.
„Wenn Dysnomia kleiner ist, dann ist Eris noch weicher“, sagte er.
Zusätzliche Daten über die Form von Eris werden dabei helfen, das von Nimmo und Brown erstellte Modell zu überprüfen.
„Wir weisen darauf hin, dass Eris ziemlich glatt sein sollte, denn wenn es eine Oberflächentopographie gibt, wird das Eis fließen und diese Topographie wird verschwinden“, sagte Nimmo. „Deshalb wäre es schön, einige Messungen der Form von Eris zu erhalten, denn wenn sie sehr unregelmäßig ist, würde das nicht mit unserem Modell übereinstimmen.“
Eris ist so weit von der Erde entfernt, dass er als einzelnes Pixel erscheint. Um seine Form zu rekonstruieren, müssen Wissenschaftler daher beobachten, wie der Planet an Sternen vorbeizieht.
„Der Stern erlischt und dann kommt der Stern zurück, und das zeigt, wie breit Eris an diesem Punkt ist. Und wenn man das mit einer ganzen Reihe von Sternen macht, kann man tatsächlich die Form rekonstruieren“, erklärte Nimmo. „Ich hoffe, dass die Leute es tatsächlich tun, ich weiß nur nicht, ob sie es tun.“
Mehr Informationen:
Francis Nimmo et al., Die innere Struktur von Eris, abgeleitet aus seiner Spin- und Umlaufbahnentwicklung, Wissenschaftliche Fortschritte (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adi9201