Pluto, der einst als neunter und am weitesten von der Sonne entfernter Planet galt, ist heute der größte bekannte Zwergplanet im Sonnensystem. Er ist auch eines der größten bekannten Mitglieder des Kuipergürtels, einer Schattenzone jenseits der Umlaufbahn des Neptun, von der man annimmt, dass sie von Hunderttausenden von felsigen, eisigen Körpern bevölkert ist, von denen jeder größer als 100 Kilometer ist, zusammen mit einer Billion oder mehr Kometen.
Im Jahr 2006 wurde Pluto erneut als Zwergplanet eingestuft, eine Änderung, die weithin als Degradierung angesehen wird. Die Frage nach Plutos Planetenstatus hat seither Kontroversen ausgelöst und Debatten in der wissenschaftlichen Gemeinschaft und in der Öffentlichkeit ausgelöst. Im Jahr 2017 schlug eine wissenschaftliche Gruppe (zu der auch Mitglieder der New Horizon-Mission gehörten) eine neue Definition des Planetenstatus vor, die sich auf „runde Objekte im Weltraum, die kleiner als Sterne sind“ stützt, wodurch sich die Zahl der Planeten in unserem Sonnensystem von 8 auf etwa 100 erhöhen würde.
Der amerikanische Astronom Percival Lowell entdeckte 1905 erste Hinweise auf die Existenz von Pluto anhand von merkwürdigen Abweichungen, die er in den Bahnen von Neptun und Uranus beobachtete und die darauf hindeuteten, dass die Schwerkraft einer anderen Welt von außen an diesen beiden Planeten zerrte. Lowell sagte 1915 den Standort des geheimnisvollen Planeten voraus, starb aber, ohne ihn gefunden zu haben. Pluto wurde schließlich 1930 von Clyde Tombaugh am Lowell-Observatorium entdeckt, basierend auf Vorhersagen von Lowell und anderen Astronomen.
Pluto erhielt seinen Namen von der 11-jährigen Venetia Burney aus Oxford, England, die ihrem Großvater vorschlug, die neue Welt nach dem römischen Gott der Unterwelt zu benennen. Ihr Großvater gab den Namen dann an das Lowell-Observatorium weiter. Der Name ehrt auch Percival Lowell, dessen Initialen die ersten beiden Buchstaben von Pluto sind.
Physikalische Eigenschaften
Da Pluto so weit von der Erde entfernt ist, war bis 2015, als die NASA-Raumsonde New Horizons einen nahen Vorbeiflug an Pluto unternahm, wenig über die Größe des Zwergplaneten oder seine Oberflächenbeschaffenheit bekannt. New Horizons zeigte, dass Pluto einen Durchmesser von 2.370 km (1.473 Meilen) hat, weniger als ein Fünftel des Durchmessers der Erde, und nur etwa zwei Drittel so breit ist wie der Erdmond.
Beobachtungen der Pluto-Oberfläche durch die Raumsonde New Horizons zeigten eine Vielzahl von Oberflächenmerkmalen, darunter Berge, die bis zu 3.500 m (11.000 Fuß) hoch sind, vergleichbar mit den Rocky Mountains auf der Erde. Zwar bedecken Methan- und Stickstoffeis einen Großteil der Oberfläche des Pluto, doch sind diese Materialien nicht stark genug, um solch enorme Gipfel zu tragen, so dass Wissenschaftler vermuten, dass die Berge auf einem Untergrund aus Wassereis entstanden sind.
Die Oberfläche des Pluto ist ebenfalls mit reichlich Methaneis bedeckt, aber die Wissenschaftler von New Horizons haben deutliche Unterschiede in der Art und Weise beobachtet, wie das Eis das Licht auf der Oberfläche des Zwergplaneten reflektiert. Der Zwergplanet weist auch Eisrücken auf, die wie eine Schlangenhaut aussehen; die Astronomen entdeckten ähnliche Merkmale wie die Penitentes auf der Erde, d. h. erosionsbedingte Merkmale auf gebirgigem Terrain. Die Merkmale auf Pluto sind viel größer; sie werden auf 500 m (1.650 Fuß) Höhe geschätzt, während die Merkmale auf der Erde nur einige Meter groß sind.
Ein weiteres auffälliges Merkmal auf Plutos Oberfläche ist eine große herzförmige Region, die inoffiziell als Tombaugh Regio bekannt ist (nach Clyde Tombaugh; regio ist Lateinisch für Region). Die linke Seite der Region (ein Bereich, der die Form einer Eistüte annimmt) ist mit Kohlenmonoxid-Eis bedeckt. Andere Variationen in der Zusammensetzung der Oberflächenmaterialien wurden innerhalb des „Herzens“ von Pluto identifiziert.
In der Mitte links von Tombaugh Regio befindet sich eine sehr glatte Region, die vom New Horizons Team inoffiziell als „Sputnik Planum“ bezeichnet wird, nach dem ersten künstlichen Satelliten der Erde, Sputnik. In dieser Region der Pluto-Oberfläche gibt es keine von Meteoriteneinschlägen verursachten Krater, was darauf hindeutet, dass das Gebiet nach geologischen Gesichtspunkten sehr jung ist – nicht älter als 100 Millionen Jahre. Es ist möglich, dass diese Region immer noch durch geologische Prozesse geformt und verändert wird.
Diese eisigen Ebenen zeigen auch dunkle Streifen, die einige Kilometer lang sind und in dieselbe Richtung weisen. Es ist möglich, dass diese Linien durch raue Winde entstanden sind, die über die Oberfläche des Zwergplaneten wehen.
Das Hubble-Weltraumteleskop der NASA hat auch Hinweise darauf gefunden, dass Plutos Kruste komplexe organische Moleküle enthalten könnte.
Plutos Oberfläche ist einer der kältesten Orte im Sonnensystem, mit ungefähr minus 375 Grad Fahrenheit (minus 225 Grad Celsius). Bei einem Vergleich mit früheren Aufnahmen des Hubble-Weltraumteleskops zeigte sich, dass der Zwergplanet im Laufe der Zeit offenbar röter geworden ist, was auf jahreszeitliche Veränderungen zurückzuführen ist.
Pluto könnte einen unterirdischen Ozean haben (oder gehabt haben), obwohl die Beweise für diese Erkenntnis noch ausstehen. Wenn ein unterirdischer Ozean existierte, könnte er die Geschichte des Pluto stark beeinflusst haben. So fanden Wissenschaftler beispielsweise heraus, dass die Zone von Sputnik Planitia die Ausrichtung von Pluto aufgrund der Menge an Eis in diesem Gebiet neu ausrichtete, das so schwer war, dass es Pluto insgesamt beeinflusste; New Horizons schätzt, dass das Eis etwa 10 km dick ist. Ein unterirdischer Ozean sei die beste Erklärung für die Anzeichen, fügten die Forscher hinzu, obwohl auch eine dickere Eisschicht oder Bewegungen im Gestein für die Bewegung verantwortlich sein könnten, was weniger wahrscheinlich ist. Wenn Pluto einen flüssigen Ozean und genügend Energie hätte, könnten einige Wissenschaftler glauben, dass Pluto Leben beherbergen könnte.
Orbitale Eigenschaften
Plutos stark elliptische Umlaufbahn kann ihn mehr als 49-mal so weit von der Sonne wegbringen wie die Erde. Da die Umlaufbahn des Zwergplaneten so exzentrisch, d.h. weit von der Kreisbahn entfernt ist, kann Plutos Entfernung von der Sonne erheblich variieren. Tatsächlich kommt der Zwergplanet der Sonne 20 Jahre lang auf seiner 248 Erdjahre langen Umlaufbahn näher als Neptun, was den Astronomen die seltene Gelegenheit bietet, diese kleine, kalte und weit entfernte Welt zu untersuchen.
Als Ergebnis dieser Umlaufbahn kreuzte Pluto 1999 nach 20 Jahren als achter Planet (in der Reihenfolge seiner Entfernung von der Sonne) die Umlaufbahn des Neptun und wurde zum sonnenfernsten Planeten (bis er zum Zwergplaneten degradiert wurde).
Wenn Pluto näher an der Sonne ist, taut das Eis auf seiner Oberfläche auf und bildet vorübergehend eine dünne Atmosphäre, die hauptsächlich aus Stickstoff und etwas Methan besteht. Die geringe Schwerkraft des Pluto, die etwas mehr als ein Zwanzigstel der Schwerkraft der Erde beträgt, bewirkt, dass diese Atmosphäre viel höher liegt als die der Erde. Man nimmt an, dass der größte Teil der Pluto-Atmosphäre gefriert und fast verschwindet, wenn er sich weiter von der Sonne entfernt. In der Zeit, in der Pluto eine Atmosphäre hat, kann es jedoch offenbar zu starken Winden kommen. Die Atmosphäre weist auch Helligkeitsschwankungen auf, die durch Schwerkraftwellen oder über Berge strömende Luft erklärt werden könnten.
Während Plutos Atmosphäre heute zu dünn ist, um Flüssigkeiten fließen zu lassen, könnten diese in der Vergangenheit entlang der Oberfläche geflossen sein. New Horizons hat einen gefrorenen See in der Tombaugh-Region abgebildet, der in der Nähe alte Kanäle zu haben scheint. Zu einem bestimmten Zeitpunkt in der Vergangenheit könnte der Planet eine Atmosphäre gehabt haben, die etwa 40 Mal dicker war als die des Mars.
Im Jahr 2016 gaben Wissenschaftler bekannt, dass sie mit den Daten von New Horizons möglicherweise Wolken in der Atmosphäre des Pluto entdeckt haben. Die Forscher sahen sieben helle Merkmale, die sich in der Nähe des Terminators (der Grenze zwischen Tageslicht und Dunkelheit) befinden, wo sich normalerweise Wolken bilden. Die Merkmale sind alle niedrig und ungefähr gleich groß, was darauf hindeutet, dass es sich um separate Merkmale handelt. Die Zusammensetzung dieser Wolken, falls es sich tatsächlich um Wolken handelt, besteht wahrscheinlich aus Acetylen, Ethan und Blausäure.
Zusammensetzung &Struktur
Einige der Parameter von Pluto, laut NASA:
Atmosphärische Zusammensetzung: Methan, Stickstoff. Beobachtungen von New Horizons zeigen, dass sich Plutos Atmosphäre bis zu 1.000 Meilen (1.600 km) über die Oberfläche des Zwergplaneten erstreckt.
Magnetisches Feld: Es ist nach wie vor unbekannt, ob Pluto ein Magnetfeld hat, aber die geringe Größe und die langsame Rotation des Zwergplaneten lassen vermuten, dass er wenig bis gar kein Magnetfeld hat.
Chemische Zusammensetzung: Pluto besteht wahrscheinlich aus einer Mischung aus 70 Prozent Gestein und 30 Prozent Wassereis.
Innerer Aufbau: Der Zwergplanet hat wahrscheinlich einen felsigen Kern, der von einem Mantel aus Wassereis umgeben ist, wobei exotischere Eissorten wie Methan, Kohlenmonoxid und Stickstoffeis die Oberfläche bedecken.
Orbit & Rotation
Plutos Rotation ist im Vergleich zu den anderen Welten des Sonnensystems rückläufig; er dreht sich rückwärts, von Osten nach Westen.
Durchschnittliche Entfernung von der Sonne: 3.670.050.000 Meilen (5.906.380.000 km) – 39,482 Mal so weit wie die Erde
Perihel (größte Annäherung an die Sonne): 2.756.902.000 Meilen (4.436.820.000 km) – 30.171 Mal so weit wie die Erde
Aphelion (weiteste Entfernung von der Sonne): 4.583.190.000 Meilen (7.375.930.000 km) – 48,481 Mal so weit wie die Erde
Plutos Monde
Pluto hat fünf Monde: Charon, Styx, Nix, Kerberos und Hydra, wobei Charon dem Pluto am nächsten und Hydra am weitesten entfernt ist.
Im Jahr 1978 entdeckten Astronomen, dass Pluto einen sehr großen Mond hat, der fast halb so groß ist wie der Zwergplanet selbst. Dieser Mond wurde Charon genannt, nach dem mythologischen Dämon, der in der griechischen Mythologie die Seelen in die Unterwelt beförderte.
Weil Charon und Pluto so ähnlich groß sind, ist ihre Umlaufbahn anders als die der meisten Planeten und ihrer Monde. Sowohl Pluto als auch Charon umkreisen einen Punkt im Weltraum, der zwischen ihnen liegt, ähnlich wie die Umlaufbahnen von Doppelsternsystemen. Aus diesem Grund bezeichnen Wissenschaftler Pluto und Charon als doppelten Zwergplaneten, Doppelplaneten oder Doppelsternsystem.
Pluto und Charon sind nur 12.200 Meilen (19.640 km) voneinander entfernt, weniger als die Flugstrecke zwischen London und Sydney. Charons Umlauf um Pluto dauert 6,4 Erdtage, und eine Pluto-Rotation – ein Pluto-Tag – dauert ebenfalls 6,4 Erdtage. Das liegt daran, dass Charon über derselben Stelle der Pluto-Oberfläche schwebt und immer dieselbe Seite von Charon dem Pluto zugewandt ist, ein Phänomen, das als Gezeitensperre bekannt ist.
Während Pluto einen rötlichen Farbton hat, erscheint Charon eher gräulich. Im Vergleich zu den meisten Planeten und Monden des Sonnensystems ist das System Pluto-Charon in Bezug auf die Sonne auf die Seite gekippt.
Beobachtungen von Charon durch New Horizons haben das Vorhandensein von Canyons auf der Oberfläche des Mondes gezeigt. Der tiefste dieser Canyons fällt 9,7 km tief ab. In der Mitte des Trabanten erstreckt sich über 970 km ein langer Streifen von Klippen und Rinnen. Ein Abschnitt der Mondoberfläche in der Nähe eines Pols ist mit einem viel dunkleren Material bedeckt als der Rest des Planeten. Ähnlich wie in Regionen des Pluto ist ein Großteil der Oberfläche von Charon frei von Kratern – ein Hinweis darauf, dass die Oberfläche recht jung und geologisch aktiv ist. Die Wissenschaftler sahen Hinweise auf Erdrutsche auf seiner Oberfläche, das erste Mal, dass solche Merkmale im Kuipergürtel entdeckt wurden. Der Mond könnte auch seine eigene Version der Plattentektonik besitzen, die auf der Erde geologische Veränderungen verursacht.
Im Jahr 2005 fotografierten Wissenschaftler Pluto mit dem Hubble-Weltraumteleskop in Vorbereitung auf die New Horizons-Mission und entdeckten zwei weitere winzige Monde des Pluto, die jetzt als Nix und Hydra bezeichnet werden. Diese Satelliten sind zwei- bzw. dreimal so weit von Pluto entfernt wie Charon. Nach den Messungen von New Horizons ist Nix schätzungsweise 26 Meilen (42 km) lang und 22 Meilen (36 km) breit, während Hydra schätzungsweise 34 Meilen (55 km) lang und 25 Meilen (40 km) breit ist. Es ist wahrscheinlich, dass die Oberfläche von Hydra hauptsächlich mit Wassereis bedeckt ist.
Wissenschaftler entdeckten 2011 mit Hubble einen vierten Mond, Kerberos. Dieser Mond hat einen geschätzten Durchmesser von 13 bis 34 km (8 bis 21 Meilen). Am 11. Juli 2012 wurde ein fünfter Mond, Styx, entdeckt (mit einer geschätzten Breite von 6 Meilen oder 10 km), was die Debatte über Plutos Status als Planet weiter anheizt.
Die vier neu entdeckten Monde könnten aus der Kollision entstanden sein, bei der Charon entstand. Ihre Umlaufbahnen sind sehr chaotisch.
Forschung & exploration
Die NASA-Mission New Horizons ist die erste Sonde, die Pluto, seine Monde und andere Welten im Kuipergürtel aus der Nähe untersucht. Sie wurde im Januar 2006 gestartet und näherte sich am 14. Juli 2015 erfolgreich dem Pluto. Die letzten Daten wurden 2016 auf die Erde heruntergeladen. New Horizons ist nun auf dem Weg zum Kuipergürtel-Objekt 2014 MU69, an dem es am 1. Januar 2019 vorbeifliegen wird.
Die New Horizons-Sonde trägt einen Teil der Asche des Pluto-Entdeckers Clyde Tombaugh bei sich.
Das begrenzte Wissen über das Pluto-System stellte die New Horizons-Sonde vor noch nie dagewesene Gefahren. Vor dem Start der Mission wussten Wissenschaftler nur von der Existenz von drei Monden um Pluto. Die Entdeckung von Kerberos und Styx während der Reise der Raumsonde nährte die Vorstellung, dass weitere Satelliten den Zwergplaneten umkreisen könnten, die von der Erde aus nicht zu sehen sind. Kollisionen mit unsichtbaren Monden oder auch nur mit kleinen Trümmerteilen hätten die Raumsonde ernsthaft beschädigen können. Aber das New Horizons Designteam hat die Raumsonde mit Werkzeugen ausgestattet, die sie während ihrer Reise schützen.
Plutos Entstehung & Ursprünge
Die führende Hypothese für die Entstehung von Pluto und Charon ist, dass ein entstehender Pluto von einem anderen Objekt von Pluto-Größe getroffen wurde. Der größte Teil der kombinierten Materie wurde zu Pluto, während sich der Rest abspaltete und zu Charon wurde, so diese Idee.
Zusätzliche Berichte von Calla Cofield sowie von Elizabeth Howell und Nola Taylor Redd, die für Space.com arbeiten.