De rode vlekken op dwergplaneet Pluto leken makkelijk te verklaren. Delftse onderzoekers slaagden er echter niet in het rode spul na te maken, zodat het nu een raadsel is waaruit ze bestaan.
In 2015 vloog NASA-ruimtesonde New Horizons langs dwergplaneet Pluto. Op de foto’s van die historische passage is te zien dat grote delen van het oppervlak bedekt zijn met rood spul. Planeetwetenschappers dachten te weten wat voor spul dit was. Nu blijkt echter dat ze ernaast zaten, zodat het voorlopig een mysterie blijft.
Wetenschappers gingen er namelijk van uit dat deze rode vlakken bestaan uit tholines. Dat zijn organische stoffen die in de atmosfeer van planeten ontstaan en vervolgens naar het oppervlak zakken. Pluto’s atmosfeer is extreem ijl, maar heeft wel de juiste ingrediënten om deze bruinrode smurrie te produceren. Het leek dus een logische aanname.
Thomas Hertog werkte samen met Stephen Hawking en onderzoekt de oerknal
Tijd en natuurwetten zijn voortgekomen uit de oerknal, in een chaotisch proces van toevalligheden, zegt theoretisch natuurkun ...
Namaak-atmosfeer
Planeetonderzoeker Marie Fayolle van de TU Delft heeft nu met haar collega’s geprobeerd om Pluto-tholines in het lab na te maken. Ze gebruikten daarvoor een opstelling die ontworpen is om de tholines te bestuderen die in de atmosfeer van Saturnusmaan Titan aanwezig zijn.
De onderzoekers produceerden een ijle wolk van moleculen. Deze wolk bestond net als de atmosfeer van Pluto uit een mengsel van koolstofmonoxide, stikstof en methaan. Vervolgens bestookten de onderzoekers de namaak-atmosfeer met ongeveer dezelfde straling als waardoor de atmosfeer van een planeet wordt getroffen. Dat zette de moleculen aan tot chemische reacties, waarbij ze tot stofachtige deeltjes condenseerden.
Deze kunstmatige tholines vergeleken de onderzoekers met metingen van het rode spul op het oppervlak van Pluto. Verrassend genoeg kwamen de twee niet overeen. ‘Als je deze twee materialen naast elkaar legt, lijken ze misschien hetzelfde – maar dat zijn ze niet’, zegt Fayolle. ‘Dat is een vrij groot probleem, maar tegelijkertijd heel interessant.’
Gewoon modder
De onderzoekers vergeleken de twee materialen door licht van de kunstmatige tholines af te laten ketsen. Vervolgens keken ze welke delen van het lichtspectrum werden weerkaatst en welke geabsorbeerd. Datzelfde heeft New Horizons gedaan bij het oppervlak van Pluto. Het resulterende spectrum kwam op sommige plekken overeen, maar de neptholines absorbeerden ook een deel van het licht dat het rode spul op Pluto niet absorbeerde.
‘Tholines zijn eigenlijk gewoon modder; het is gewoon een hoopje slijmerig spul. Het kan dus zijn dat deze onderzoekers iets hebben gemaakt dat wel degelijk lijkt op wat er op Pluto is, maar dat er nog een hoop andere effecten zijn die bijdragen aan de precieze kleur van het spul’, zegt planeetwetenschapper Mark Loeffler van de Amerikaanse Northern Arizona-universiteit.
Pluizige sneeuw
Een mogelijke verklaring voor het verschil is de textuur van Pluto’s oppervlak. Eerdere experimenten hebben uitgewezen dat wanneer een bepaald materiaal op een ijzig oppervlak zit en een deel van dat ijs sublimeert, oftewel in gas verandert en wegzweeft, de resulterende poreuze structuur de lichtabsorptie van het materiaal kan verminderen.
In de rode gebieden op Pluto zien we maar weinig sublimatie. Toch zouden deze gebieden best de juiste poreusheid kunnen bezitten. ‘Pluto is vrij klein en de zwaartekracht is er zwak. Als je heel kleine deeltjes aan heel weinig zwaartekracht blootstelt, zou het kunnen dat je een poreus oppervlak overhoudt’, zegt Fayolle. ‘Het lijkt dan op pluizige, niet-opeengepakte sneeuw.’
Toekomstig onderzoek moet uitwijzen of dit inderdaad het geval is. Voorlopig weten we echter nog altijd niet wat voor soort materiaal Pluto zijn rode kleur geeft. ‘Dat is zonder meer nog steeds een raadsel’, zegt Fayolle.
Het onderzoek is gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Icarus.
