Kollision im Sonnensystem: Wie Pluto sein Herz bekam

Das riesige helle Herz auf der Oberfläche des Zwergplaneten Pluto ist wahrscheinlich Ergebnis einer Kollision mit einem Eisbrocken. Das ergeben Simulationen einer internationalen Forschungsgruppe, über die im Fachblatt Nature Astronomy berichtet wird. Die Studie stellt zudem infrage, ob sich unter der Oberfläche des Zwergplaneten wirklich ein Ozean befindet.

Im Juli 2015 flog die amerikanische Raumsonde „New Horizons“ nach über neunjähriger Flugzeit an dem Zwergplaneten am Rand unseres Sonnensystems vorüber und lieferte erstmals hoch aufgelöste Bilder und Daten von Pluto und seinen Monden zur Erde. Dabei zeigten die Aufnahmen ein großes, helles Herz auf der Oberfläche des Eiszwerges. Jene Struktur wurde auf den Namen „Tombaugh Regio“ getauft – nach dem amerikanischen Astronomen Clyde Tombaugh, der Pluto vor fast 100 Jahren entdeckte.

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Eine internationale Gruppe aus Astrophysikern um Harry Ballantyne von der Universität Bern hat sich nun mit dem Rätsel um Entstehung und Beschaffenheit von Plutos Herz befasst. Dabei konzentrierte sich das Team auf Sputnik Planitia, den westlichen, tropfenförmigen Teil der Struktur. Dieser Teil umfasst eine Fläche von 1200 mal 2000 Kilometern, was einem Viertel der Fläche Europas entspricht, und liegt drei bis vier Kilometer tiefer als der größte Teil der Himmelskörper-Oberfläche.

Gefüllt mit weißem Stickstoff-Eis

„Das helle Erscheinungsbild von Sputnik Planitia ist darauf zurückzuführen, dass es überwiegend mit weißem Stickstoff-Eis gefüllt ist“, erklärt Harry Ballantyne. Das Eis bewege sich und es finde ein Strömungstransport statt, sodass die Oberfläche ständig geglättet werde. Dieser Stickstoff habe sich höchstwahrscheinlich nach einem Einschlag aufgrund der geringeren Höhe schnell angesammelt. Mithilfe einer Simulationssoftware bildete das Team nach, wie Sputnik Planitia entstand.

Demzufolge ist jener Teil des Herzens wahrscheinlich Ergebnis einer Kollision, bei der ein planetarischer Körper mit einem Durchmesser von etwa 700 Kilometern mit geringer Geschwindigkeit auf die Oberfläche prallte. Der Brocken bestand vermutlich überwiegend aus Eis mit einem Gesteinskern. „Die längliche Form von Sputnik Planitia deutet stark darauf hin, dass es sich nicht um einen direkten Frontalaufprall, sondern um einen Schrägaufprall handelte“, erläutert Mitautor Martin Jutzi – eine These, welche durch die Simulationen bestätigt wurde.

Möglicherweise gibt es gar keinen unterirdischen Ozean

„Plutos Kern ist so kalt, dass das Gestein sehr hart blieb und trotz der Hitze des Einschlags nicht schmolz“, ergänzt Ballantyne. Dank des schrägen Einschlagwinkels und der geringen Geschwindigkeit sei der Kern des Einschlagkörpers nicht in Plutos Kern eingesunken, sondern auf ihm liegengeblieben. „Irgendwo unter Sputnik befindet sich der Restkern eines anderen massiven Körpers, den Pluto nie ganz verdaut hat“, fügt Mitautor Erik Asphaug von der amerikanischen University of Arizona hinzu.

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Wie die Autoren anmerken, werfe ihre Studie auch ein neues Licht auf die innere Struktur des Eiszwerges, der vor knapp 20 Jahren seinen Status als Planeten verlor. Bislang wird davon ausgegangen, dass Pluto – ähnlich wie andere Himmelskörper im äußeren Sonnensystem – einen unterirdischen Ozean aus flüssigem Wasser besitzt. Die Simulationen ließen nun auch die Sichtweise zu, dass es auf Pluto nur einen sehr dünnen oder gar keinen unterirdischen Ozean gebe.