Fast acht Jahre nach ihrem historischen Pluto-Vorbeiflug bereitet sich die NASA-Sonde New Horizons auf eine weitere Beobachtungsrunde vor, die vom eisigen Rand des Sonnensystems aus durchgeführt wird – und dieses Mal wird ihr Sichtfeld von Uranus und Neptun bis zum kosmischen Hintergrund reichen jenseits unserer Galaxie.
Wissenschaftler des New Horizons-Teams teilten ihre neuesten Entdeckungen und gaben in dieser Woche eine Vorschau auf das, was vor uns liegt Mond- und Planetenwissenschaftskonferenz in The Woodlands, Texas.
Es ist 17 Jahre her, seit die klaviergroße Raumsonde New Horizons in Richtung Pluto und den Kuipergürtel gestartet wurde. Die Hauptmission erreichte 2015 ihren Höhepunkt, als die Sonde an Pluto vorbeizoomte, aber das Abenteuer ging zu einem zweiten Akt über, der sich auf einen kleineren konzentrierte , zweilappiges Objekt namens Arrokoth – ein Name, der vom Powhatan/Algonquin-Wort für „Himmel“ abgeleitet ist.
Arrokoths Herkunft
Alan Stern, ein Planetenwissenschaftler am Southwest Research Institute, der als Hauptforscher der Mission fungiert, sagte, dass eine genaue Untersuchung der Struktur von Arrokoth neue Erkenntnisse über die frühen Tage des Sonnensystems erbracht habe.
„Weil dieses Objekt so weit von der Sonne entfernt kreist, war es immer tiefgefroren“, erklärte Stern. „Die ultraviolette Strahlung da draußen ist viel geringer als im inneren Sonnensystem, ebenso wie die Kollisionsraten. Und so ist Arrokoth, wie seine Brüder jenseits des Kuipergürtels, sehr primitiv, sehr unentwickelt in dieser Tiefkühlung über all diesen Milliarden Jahre.“
Stern und seine Kollegen stellten fest, dass Arrokoth aus kleineren Hügeln aus eisigem Material aufgebaut zu sein schien, als ob ein Haufen Schneebälle zu einem größeren Ganzen zusammengefügt worden wäre.
„Die einzelnen Lappen haben ähnliche Eigenschaften … was ein Hinweis auf ihren Ursprung ist, was unserer Meinung nach etwas sehr Wichtiges über die Entstehung von Arrokoth aussagt“, sagte Stern. „Und das ist es nämlich, dass, als die Materialwolke, die Arrokoth erschaffen hat, zusammenbrach … diese Wolke anscheinend gleichgroße Objekte hervorbrachte, diese Hügel, die zusammenkamen, um den größeren Lappen zu bilden.“
Stern sagte, die neuen Erkenntnisse über die Eigenschaften der Hügel seien „ein sehr wichtiger Hinweis darauf, wie sich diese Planetesimale im äußeren Sonnensystem bilden, vielleicht sogar im inneren Sonnensystem“. Weitere Computermodelle könnten Wissenschaftlern helfen zu verstehen, warum die Hügel einander so ähnlich sind, und ihrem Bild der Planetenentstehung neue Details hinzufügen.
Plutos wandernde Pole
Planetenforscher sagen, dass die Rotationsachse von Pluto schon früh in seiner Geschichte eine erhebliche Neigung einnahm, was zu einer Verschiebung der Breiten- und Längengrade der Oberflächenmerkmale führte. „Pluto drehte sich im Wesentlichen auf die Seite“, sagte Oliver White, ein Co-Ermittler von New Horizons vom SETI-Institut. „Die Positionen der Rotationsachsen bewegten sich Hunderte, wenn nicht Tausende von Kilometern – wenn Sie sich vorstellen, wie San Francisco auf der Erde nach New York gezogen ist. Es ist ein äußerst wichtiges Ereignis. Aber es gibt noch viel, was wir über die wahre Polarwanderung nicht wissen auf Pluto.“
Das Team von New Horizons analysierte die Massenverteilung auf Pluto – und stellte fest, dass die Bildung von Sputnik Planitia, einem Meer aus gefrorenem Stickstoff, das Teil des charakteristischen herzförmigen Merkmals des Zwergplaneten ist, wahrscheinlich eine Schlüsselrolle bei der Polwende spielte.
White wies auf ein uraltes System von Graten und Tälern hin, das Plutos ursprünglicher Äquator gewesen sein könnte, bevor es zu einer echten Polarwanderung kam. „Wir sehen Anzeichen alter Landschaften, die sich an Orten und auf eine Weise gebildet haben, die wir in Plutos aktueller Ausrichtung nicht wirklich erklären können“, sagte er in einer Pressemitteilung. „Wir vermuten, dass sie sich gebildet haben, als Pluto in seiner frühen Geschichte anders ausgerichtet war, und dann durch eine echte Polarwanderung an ihren aktuellen Standort gebracht wurden.“
Eisklingen
Ishan Mishra, Mitarbeiter des Wissenschaftsteams vom Jet Propulsion Laboratory der NASA, konzentrierte sich auf einen Streifen zerklüfteter Landformen, die fast ausschließlich aus Methaneis bestanden, am Rand der Hemisphäre, die zum Zeitpunkt der größten Annäherung für New Horizons sichtbar war.
„Das erinnert sehr an ‚Penitente‘ auf der Erde … in der Atacama-Wüste in Chile, das sind diese Landformen, die durch Sublimation von Wassereisablagerungen entstanden sind“, sagte er. „Auf der Erde sind diese etwa ein paar Meter hoch, aber auf Pluto sind sie hunderte Meter hoch und bilden sich aus Methanvorkommen.“
Mishra und seine Kollegen fanden heraus, dass die Eigenschaften, die mit dem von New Horizons während der engsten Annäherung detailliert abgebildeten blattförmigen Gelände verbunden sind – zum Beispiel Methanabsorption und Oberflächenrauhigkeit – auch in größeren Bereichen auf Plutos „abgewandter Seite“ vorhanden waren.
„Es sieht so aus, als ob klingenartiges Gelände eine der häufigsten Landformen auf Pluto sein könnte“, sagte Mishra.
Kommende Attraktionen
In den kommenden Monaten und Jahren plant das Wissenschaftsteam von New Horizons einen Rückblick auf Uranus und Neptun – und einen Blick nach vorne in die Weite jenseits unseres Sonnensystems und unserer Milchstraße. „Wir haben bald viele interessante Beobachtungen, die im August beginnen, und sie erstrecken sich auf Astrophysik und Heliophysik sowie Planetenwissenschaften“, sagte Will Grundy, ein Co-Ermittler von New Horizons vom Lowell Observatory in Arizona.
New Horizons wird Langstreckenbilder von Uranus und Neptun aus einem ungewöhnlichen Blickwinkel aufnehmen. „Wir sehen Licht, das in eine Richtung gestreut wird, die man unmöglich von der Erde oder dem inneren Sonnensystem aus sehen könnte“, sagte Grundy. „Wir werden Bilder machen, während sich die Planeten drehen, damit wir sehen können, wie ihre sich entwickelnden Wolkenstrukturen auf den beleuchteten Teil kommen … und sich herausdrehen, wenn sich die Atmosphäre entwickelt.“
Das Hubble-Weltraumteleskop wird Uranus und Neptun parallel zur „Pale Blue Dot“-Kampagne von New Horizons beobachten. „Der Vorteil davon ist, dass Hubble sehen wird, was die Wolkenmuster an diesem Tag tun, und gleichzeitig sieht New Horizons, wie sie sich ändern, wenn sie rotieren“, sagte Grundy.
Stern sagte, das Wissenschaftsteam werde den weiter entfernten Himmel nach dem nächsten potenziellen Vorbeiflugziel von New Horizons sowie nach anderen Objekten des Kuipergürtels in der Ferne scannen.
Die Sonde wird auch die Eigenschaften der äußeren Heliosphäre untersuchen. „Dies ist der Einflusskokon der Sonne, bevor wir in das interstellare Medium gelangen, wo die Voyager [probes] sind, und kein Raumschiff außer Voyager und den Pioneers war jemals so“, sagte Stern. „New Horizons verfügt über Fähigkeiten, für die diese viel älteren Raumschiffe entweder nicht über die Technologie verfügten oder einfach nicht über die Instrumentierung verfügten.“
Stern bemerkte, dass sich New Horizons über das schwache, dunstige Leuchten des Sonnenlichts hinausbewegt hat, das von interplanetarem Staub gestreut wird – das sogenannte Zodiakallicht. „Dieser Staub, der sich im inneren Sonnensystem verteilt, ist wie ein Nebel, der Sie daran hindert, die allerschwächsten Emissionen aus dem Universum zu sehen“, sagte er.
New Horizons kann seinen weit entfernten Aussichtspunkt nutzen, um den kosmischen Hintergrund in optischen und ultravioletten Wellenlängen zu kartieren und Daten zu erzeugen, die vom inneren Sonnensystem nicht gesammelt werden können.
„Wir werden Karten des gesamten Himmels im ultravioletten Bereich erstellen und ausgewählte Regionen im optischen Bereich betrachten, um zu versuchen, diese beiden Hintergrundsignale zu verstehen, die uns dies bereits durch Vorläuferbeobachtungen mitteilen Es gibt mindestens eine Quelle unbekannten Lichts, die aus dem extragalaktischen Raum oder kosmologisch kommt“, sagte Stern. „Und schließlich werden wir auch das lokale interstellare Medium im Wasserstofflicht kartieren, um die Wolkenstrukturen und andere Strukturen zu verstehen, die noch nie zuvor kartiert wurden.“
Becky McCauley Rench, Programmwissenschaftlerin in der Planetary Science Division im NASA-Hauptquartier, schlug vor, dass New Horizons in absehbarer Zeit nicht die Horizonte ausgehen werden.
„Die Planetary Science Division und die Heliophysics Science Division koordinieren die Zukunft der Mission von New Horizons“, sagte sie. „Als Teil davon plant Heliophysics, eine RFI herauszugeben [request for information] in naher Zukunft, um das Potenzial für die zu erreichende Wissenschaft zu verstehen.“