Haarscherpe foto’s komen terug van Pluto. We zien drijvende bergen, ijsvulkanen en een bewegende vlakte van stikstof. Deze foto’s veranderen hoe we denken over de werking van de dwergplaneet.
Elliot krater
Deze krater geeft inzicht in de geschiedenis van het zonnestelsel.
Afbeelding: NASA/JHUAPL/SwRI
Aan de oostelijke kant van het hoogland dat bekendstaat als het Cthulhu-gebied komen een krater en kloof bijeen. De Elliot-krater is een indrukwekkende holte met een doorsnede van 85 kilometer. In dit deel van het zonnestelsel zijn kraters relatief zeldzaam. Op de rest van het oppervlak van Pluto en ook op dat van zijn maan Charon, vind je weinig grote kraters. Wellicht kan dit ons iets vertellen over hoe planeten zijn ontstaan.
‘Als we iets buitenaards ontmoeten, dan is het een machine’
Oude sterren en pril leven – dat zijn de onderwerpen waar het hart van sterrenkundige Leen Decin harder van gaat kloppen.
Pluto ligt in de Kuipergordel. Dit gebied bestaat uit planetoïden die overbleven nadat de planeten waren gevormd. Volgens de traditionele ideeën over planetoïden ontstonden ze uit kleine rotsen die samenklonterden en daardoor steeds grotere rotsen vormden. Dit proces zou veel objecten met een doorsnede van een paar kilometer moeten veroorzaken. Sommige van deze rotsen zouden zelfs tientallen of honderden kilometers groot zijn.
Deze objecten van verschillende maten zouden van tijd tot tijd op Pluto en Charon moeten inslaan en zo kraters veroorzaken. Het feit dat er maar weinig van deze kraters op Pluto zijn, strookt niet met de traditionele ideeën. Het kant steun betekenen voor de theorie dat de ruimterotsen ontstaan wanneer grote gaswolken die stenen bevatten in elkaar klappen. Hierdoor zouden niet alleen ijswerelden zoals Pluto ontstaan, maar ook kernen van gasreuzen en warme, rotsachtige planeten zoals de aarde.
Nevels
Pluto’s klimaat lijkt verrassend veel op dat van de aarde.
Afbeelding: NASA/JHUAPL/SwRI
Pluto’s atmosfeer is koud en dun en bestaat vooral uit stikstof. Op grondniveau is de druk gelijk aan de druk die we op aarde pas op 80 kilometer hoogte vinden. Zonsondergangen die hun licht schijnen over de Norgay Montes, laten wazige nevellagen oplichten.
Deze lagen nevel komen voor tot 200 kilometer boven het oppervlak van Pluto. Dat is tien keer hoger dan gedacht werd voordat New Horizons aankwam. De lager hangende mist kan bestaan uit fotochemische smog. Die ontstaat uit een reactie van methaan en andere gassen met zonlicht. Nevels in de hogere lagen ontstaan waarschijnlijk uit een ander proces waarbij misschien vrije elektronen in de ionosfeer van Pluto betrokken zijn.
Verder is de atmosfeer kouder en daarmee ook minder uitgezet dan eerder werd gedacht. Dit betekent dat de atmosfeer niet wegwaait in de ruimte zoals eerdere modellen voorspelden.
Het weer op Pluto is verrassend vergelijkbaar met het weer op aarde. Maar in plaats van een watercyclus is er op Pluto een stikstofcyclus. Stikstof sublimeert uit het ijs van Sputnik Planum. Het valt neer als sneeuw of bevriest op de oostelijke hooglanden, waarna het uiteindelijk terugstroomt naar de gletsjers. Er zijn tekenen van stikstofmist op sommige plaatsen, en misschien zelfs van stikstofwolken.
Sputnik Planum
Een kolkende vlakte bevroren stikstof.
Afbeelding: NASA/JHUAPL/SwRI
Sputnik Planum is een van de vreemdste terreinen van ons zonnestelsel. Deze 1000 kilometer grote vlakte is verdeeld in veelhoekige vormen van tien kilometer in doorsnee. Dit betekent bijna zeker dat er sprake is van convectie.
De bewegende stof is stikstofijs. Als een sonde op dit teerachtige oppervlak zou landen, zou deze heel langzaam zinken en binnen tientallen jaren volledig ondergedompeld zijn, zegt Orkan Umurhan van het Ames Research Center. Het kan lang duren tot de sonde de bodem bereikt, want Umurhans model beschrijft dat het ijs tussen de vijf en zeven kilometer diep kan zijn.
Deze langzame stroming is zeker vreemd, maar eenvoudiger te verklaren dan eerst werd gedacht. Stikstofijs is een goede thermische insulator. Dat betekent dat zelfs een zwakke warmtebron onder het oppervlak de temperatuur kan opvoeren en convectie kan laten ontstaan.
De weinige warmte die is overgebleven van Pluto’s ontstaan en de warmte uit het verval van radioactieve spoorelementen in de kern zouden 4 milliwatt per vierkante meter opleveren. Dat is genoeg om het oppervlak van Sputnik Planum in beweging te houden.
De vreemde vormen die het oppervlak kenmerken, worden mogelijk veroorzaakt door sublimatie van stikstofijs. De blokken die samenkomen bij de knooppunten van sommige convectiecellen zijn waarschijnlijk heuvels van waterijs die drijven op de stikstof. Het kunnen miniatuurversies zijn van de bergketens aan de randen van Sputnik Planum.
Het al-Idrisi gebied
Drijvende Bergen van granietachtig ijs.
Afbeelding: NASA/JHUAPL/SwRI
Pluto’s fundament is waterijs. Deze substantie is -240 °C en zo hard is als graniet. Op de noordwestelijke gebieden van Sputnik Planum vormen deze ijsrotsen de pieken van de al-Idrisi range.
Deze kilometers hoge bergen drijven mogelijk op de dichtere stikstof daar onder. Het kan ook zijn dat ze er ooit wel op dreven maar inmiddels zijn gestrand. ‘Het ziet eruit alsof het oppervlak is opengebroken en dat de brokstukken in een hoek van Sputnik Planum zijn geschoven’, zegt Umurhan. Hoe dit gebied ontstond is nog een mysterie.
Wright Mons
IJsvulkaan van 4 kilometer hoog.
Afbeelding: NASA/JHUAPL/SwR
Wright Mons is anders dan de meeste bergpieken die het oppervlak van Pluto onderbreken. Links van het midden op de foto zie je de heuvelachtige massa met een grote centrale put die verdacht veel op een vulkaan lijkt.
Als de vier kilometer grote Wright Mons inderdaad een vulkaan is, zou hij geen gesmolten steen spuiten, maar waarschijnlijk een stof met een lager smeltpunt zoals water.
Als er ijsvulkanen zijn, betekent dit dat er ongekende warmte en activiteit op Pluto is. Toch is Wright Mons niet een overblijfsel uit de vroege dagen van de dwergplaneet. De zijkanten hebben nauwelijks zichtbare inslagkraters. Ze zijn dus niet lang blootgesteld aan regens van ruimtepuin zoals andere gebieden van Pluto. Dit gebied is waarschijnlijk veel jonger dan miljard jaar, zegt Kelsi Singer van het Southwest Research Institute in Colorado.
Het team van New Horizons kijkt nu van een kleinere afstand naar de heuvels op de flanken van Wright Mons om ze te onderzoeken. Ze zullen ook gebruik maken van de infrarood spectrometer LEISA om de chemische samenstelling van het bergijs te onderzoeken. Dat kan duidelijk maken of Wright Mons inderdaad een vulkaan is. Misschien vertelt dat ons iets over hoe de koude Pluto toch warm genoeg kan zijn om watervulkanen te hebben.
Altijd op de hoogte blijven van het laatste wetenschapsnieuws? Meld je nu aan voor de New Scientist nieuwsbrief.
Lees verder: