Sonnensystem: Wie ist das Herz des Zwergplaneten Pluto entstanden?

Auf Aufnahmen des Zwergplaneten Pluto zeichnet sich das Gebiet Tombaugh Region als auffälliges helles Herz ab. Wie diese Region genau entstanden ist? Unklar. Ein Forschungsteam der Universität Bern und der University of Arizona geht von einer Kollision mit einem planetarischen Körper, der nur etwas mehr als 640 Kilometer breit war, als wahrscheinlichstes Szenario aus.

Für ihre Erkenntnisse suchte die Forschungsgruppe nach Computersimulationen, die ähnliche dynamische Ergebnisse lieferten wie die Daten der Raumsonde New Horizons der amerikanischen Raumfahrtbehörde Nasa.

Anders als in früheren Szenarien geht das Team nicht von der Existenz eines tiefen unterirdischen Ozeans aus. Vielmehr ließen die Forscher ungewöhnliche Entstehungsszenarien in ihre Untersuchung einfließen.

Die Studie konzentriert sich auf die westliche Hälfte des Herzens, eine etwa 1.600 Kilometer breite, tränenförmige Region namens Sputnik Planitia. Diese enthält eine Reihe von Eisvarianten und liegt etwa vier Kilometer tiefer als der Rest von Pluto. Sie ist laut dem Forschungsteam eindeutig das Ergebnis eines massiven Einschlags.

Stickstoffeis statt Methaneis

"Während der überwiegende Teil von Plutos Oberfläche aus Methaneis und seinen Derivaten besteht, die eine Kruste aus Wassereis bedecken, ist die Planitia überwiegend mit Stickstoffeis bedeckt", erklärte Hauptautor Harry Ballantyne (Universität Bern) in einer Pressemitteilung. Dieses Stickstoffeis habe sich dort "aufgrund der geringeren Höhe wahrscheinlich schnell nach dem Einschlag angesammelt".

Die östliche Hälfte des Herzens ist von einer ähnlichen, aber viel dünneren Schicht aus Stickstoffeis bedeckt. Der Ursprung dieses Teils von Tombaugh Regio ist noch unklar. Wahrscheinlich steht er in Zusammenhang mit den Prozessen, die Sputnik Planitia geformt haben.

Die Entstehung des Pluto-Herzens

Die durchgespielten Simulationen spiegelten eine Reihe von Größen und Zusammensetzungen des einschlagenden Körpers wider, bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Annäherungswinkeln. Am besten passte die Form von Sputnik Planitia zu einem etwa 640 Kilometer breiten Objekt, das zu 15 Prozent aus Gestein bestand, sich in einem Winkel von 30 Grad näherte und mit relativ geringer Geschwindigkeit auf Pluto aufschlug.

Mit diesen Parametern wäre das Objekt durch die Oberfläche von Pluto gepflügt. Die resultierende Form sähe nicht wie ein typischer Einschlagskrater aus. Stattdessen würde sie einer hellen, eisige Träne ähneln, mit dem felsigen Kern des einschlagenden Körpers am Ende der Träne.

"Plutos Kern ist so kalt, dass das Gestein sehr hart blieb und trotz der Hitze des Einschlags nicht schmolz. Dank des Einschlagwinkels und der geringen Geschwindigkeit sank der Kern des Impaktors nicht in den Plutokern ein, sondern blieb als Fleck auf ihm erhalten", erklärte Ballantyne. Das Team geht sogar davon aus, dass, wenn sich der Einfluss von Ammoniak als vernachlässigbar erweise, "Pluto in Übereinstimmung mit unserem nominellen Fall überhaupt keinen unterirdischen Ozean besitzen" könne.

Zur Studie

Die Forschungsarbeit wurde am 15. April 2024 in der Fachzeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht: Sputnik Planitia as an impactor remnant indicative of an ancient rocky mascon in an oceanless Pluto (Sputnik Planitia als Überbleibsel eines Impaktors, der auf einen alten felsigen Körper in einem ozeanlosen Pluto hinweist).