Plutos Mond hat einen mysteriösen roten Nordpol, und vielleicht wissen wir endlich, warum

Plutos Lebenspartner Charon trägt eine entwaffnende rote „Mütze“. Seit New Horizons geplatzt ist der Mond 'S rostfarbener Nordpol Bei seinem Vorbeiflug im Jahr 2015 haben Wissenschaftler über die planetarischen Prozesse nachgedacht, die für das Hinterlassen eines so kühnen Wahrzeichens verantwortlich sind.

Wissenschaftler vermuteten zunächst Der eisenfarbene Fleck (mit dem Spitznamen Mordor Macula) war Methan, das von Plutos Oberfläche aufgefangen wurde. Seine rote Farbe war das Ergebnis eines langsamen Backens im ultravioletten Licht der Sonne. Es war eine nette Idee, die nur darauf wartete, getestet zu werden.

Nun hat eine Mischung aus Modellierung und Laborexperimenten ergeben, dass diese frühen Annahmen mit einer leichten Wendung nicht allzu weit vom Ziel entfernt waren. Die Forschung erweitert unser Verständnis der innigen Beziehung zwischen Pluto und Charon um überraschende neue Details und legt nahe, dass da noch mehr dahintersteckt der Mond Die Farbgebung ist größer, als man auf den ersten Blick sieht.

Die bereits 2006 gestartete interplanetare Raumsonde New Horizons der NASA ermöglichte Forschern einen beispiellosen Blick auf das Zwergplanetensystem Pluto und Charon in einer Entfernung von mehr als 5 Milliarden Kilometern (3,1 Milliarden Meilen) von der Sonne.

„Vor New Horizons zeigten die besten Hubble-Bilder von Pluto nur einen verschwommenen Fleck reflektierten Lichts.“ sagt Randy Gladstone, ein Planetenforscher vom Southwest Research Institute (SwRI) in den USA.

„Zusätzlich zu all den faszinierenden Merkmalen, die auf Plutos Oberfläche entdeckt wurden, enthüllte der Vorbeiflug ein ungewöhnliches Merkmal auf Charon; eine überraschende rote Kappe, die auf ihrem Nordpol zentriert ist.'

Rot ist möglicherweise keine ungewöhnliche Farbe auf eisenreichen Welten wie unserer, oder Mars übrigens. Aber weit draußen in den gefrorenen Vororten des Sonnensystems weist Rot weitaus eher auf die Anwesenheit einer vielfältigen Gruppe von Teerarten hin Verbindungen namens Tholine .

Wenn es hilft, ersetzen Sie einfach das Wort Tholin durch „Gunk“. Die bräunlich-rote Masse der Chemikalien ähnelt den Rückständen im Ofen, wenn der Ofen UV-Licht verwendet, um Brownies aus einfachen Gasen wie Kohlendioxid oder Ammoniak zu backen.

Auf Pluto wäre Methan ein wahrscheinlicher Ausgangspunkt. Um zu einem Tholin zu werden, müssten diese winzigen Kohlenwasserstoffe lediglich a absorbieren sehr spezifische UV-Farbe Licht, das von umlaufenden Wasserstoffwolken gefiltert wird, genannt Lyman-alpha.

Plutos rosiges Leuchten ist seit Jahrzehnten Gegenstand von Studien. New Horizons enthüllte einfach die präzise Musterung der Tholins auf seiner Oberfläche in herrlich hoher Auflösung. Einen rostigen Farbton finden Der Blick auf die Mütze seines Begleiters war jedoch eine faszinierende Überraschung.

Es wurde angenommen, dass das von Pluto abgegebene Methan zu seinem umlaufenden Mond gelangen könnte. Aber der genaue Zeitpunkt, der nötig war, damit sich das Gas absetzen und zu solch einem deutlich diffusen Fleck erstarren konnte, war immer ein Knackpunkt.

Ein Teil des Problems ist der Konflikt zwischen Charons schwacher Schwerkraft und dem kalten Licht der weit entfernten Sonne, das seine Oberfläche erwärmt. So schwach es auch war, die Frühlingsdämmerung könnte ausreichen, um den Methanfrost zu schmelzen und ihn wieder von der Oberfläche zu vertreiben.

Um herauszufinden, was wirklich passieren würde, modellierten SwRI-Forscher die Schaukelbewegung des weitgehend geneigten Planetensystems. Sie fanden heraus, dass das Geheimnis der Verleumdung in der explosiven Natur des bevorstehenden Frühlings liegen könnte.

Die relativ plötzliche Erwärmung des Nordpols würde über mehrere Jahre hinweg stattfinden – ein bloßer Wimpernschlag in der 248-jährigen Umlaufbahn des Mondes um die Sonne. Während dieser kurzen Zeitspanne verdunstete an einem Pol eine Schicht aus Methanfrost mit einer Dicke von nur mehreren zehn Mikrometern, während sie am anderen Pol zu gefrieren begann.

Leider ergab die Modellierung, dass diese schnelle Bewegung viel zu schnell wäre, als dass ein Großteil des gefrorenen Methans ausreichende Mengen Lyman-alpha absorbieren könnte, um zu Tholin zu werden.

Aber Ethan – der etwas längere Kohlenwasserstoff-Cousin von Methan – wäre eine ganz andere Geschichte.

„Ethan ist weniger flüchtig als Methan und bleibt lange nach Sonnenaufgang im Frühling an Charons Oberfläche gefroren.“ sagt Planetenforscher Ujjwal Raut, Hauptautor von a zweite Studie die Veränderungen in der Dichte des verdampfenden und gefrierenden Methans modellierte.

„Einwirkung des Sonnenwinds kann Ethan in dauerhafte rötliche Oberflächenablagerungen umwandeln, die zur roten Kappe von Charon beitragen.“

Zusammen mit den Ergebnissen von Laborexperimenten zeigten die Studie von Raut und seinem Team einen machbaren Weg, wie Methan an den Polen in Ethan umgewandelt werden könnte.

Es gab nur ein Problem. Lyman-Alpha-Strahlung verwandelt Ethan nicht in einen rötlichen Schlamm.

Das schließt den Kohlenwasserstoff nicht aus. Geladene Teilchen, die über einen längeren Zeitraum von der Sonne ausströmen, könnten dennoch immer längere Kohlenwasserstoffketten erzeugen, die Charon seine charakteristische rote Kappe verleihen würden.

„Wir glauben, dass ionisierende Strahlung des Sonnenwinds den durch Lyman-Alpha gekochten Polarfrost zersetzt, um immer komplexere, rötlichere Materialien zu synthetisieren, die für die einzigartige Albedo auf diesem rätselhaften Mond verantwortlich sind.“ sagt Raut.

Weitere Labortests und Modellierungen könnten dazu beitragen, die Hypothese zu untermauern, dass Charons Rouge-Färbung weitaus komplexer ist, als wir jemals gedacht haben.

Diese Forschung wurde veröffentlicht in Wissenschaft Und Geophysikalische Forschungsbriefe .