Warum es auf Plutos Bergen schneit

Im Jahr 2015 entdeckte die Raumsonde New Horizons auf Pluto spektakuläre schneebedeckte Berge, die den Bergen auf der Erde auffallend ähnlich sind. Eine solche Landschaft war noch nie zuvor anderswo im Sonnensystem beobachtet worden. Allerdings gibt es einen wesentlichen Unterschied: Auf der Erde nehmen die atmosphärischen Temperaturen mit der Höhe ab. Auf Pluto jedoch steigen sie durch die Sonneneinstrahlung mit der Höhe. Woher kommt also dieses Eis?

Ein internationales Forscherteam hat das jetzt untersucht. Die Wissenschaftler stellten zunächst fest, dass der „Schnee“ auf den Bergen von Pluto in Wirklichkeit aus gefrorenem Methan besteht, wobei Spuren dieses Gases in der Atmosphäre von Pluto vorhanden sind, genau wie Wasserdampf auf der Erde. Um dann zu verstehen, wie die gleiche Landschaft unter so unterschiedlichen Bedingungen entstehen konnte, verwendeten sie ein Klimamodell für den Zwergplaneten, das zeigte, dass die Atmosphäre von Pluto aufgrund ihrer besonderen Dynamik in den Höhenlagen reich an gasförmigem Methan ist.

Infolgedessen enthält die Luft nur auf den Gipfeln der Berge, die hoch genug sind, um diese angereicherte Zone zu erreichen, genügend Methan, um daraus Schnee zu kondensieren. In tieferen Lagen ist die Luft zu arm an Methan, als dass sich Eis bilden könnte. Diese Forschung, die in Nature Communications veröffentlicht wurde, könnte auch erklären, warum die dicken, aus Methan bestehenden Gletscher, die anderswo auf dem Pluto beobachtet wurden, mit spektakulären zerklüfteten Bergrücken aufwarten, im Gegensatz zu den flachen Gletschern der Erde, die aus Wasser bestehen.

Links die Region „Cthulhu“ in der Nähe des Pluto-Äquators, rechts die Alpen auf der Erde. Zwei identische Landschaften, die durch höchst unterschiedliche Prozesse entstanden sind. (Bild: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute und Thomas Pesquet/ESA)
Auf der Erde kondensiert Schnee in der Höhe, weil sich die Luft bei Aufstiegsbewegungen ausdehnt und somit abkühlt (mit einer Rate von 1°C etwa alle 100 m). Auf dem Pluto bildet sich Methaneis auf den Gipfeln der Berge, wenn diese hoch genug sind, um die oberen atmosphärischen Niveaus zu erreichen, die wärmer und reich an Methan sind. (Bild: Tanguy Bertrand et al.)
Eines der interessantesten Merkmale von Pluto, Cthulhu, erstreckt sich fast auf halber Strecke um den Pluto-Äquator, ausgehend vom Westen der großen Stickstoff-Eisebenen, die als Sputnik Planum bekannt sind. Mit einer Länge von etwa 3.000 Kilometern und einer Breite von 750 Kilometern ist Cthulhu etwas größer als Alaska. Das Aussehen von Cthulhu ist durch eine dunkle Oberfläche gekennzeichnet, was die Wissenschaftler darauf zurückführen, dass es von einer Schicht aus dunklen Tholinen bedeckt ist – komplexen Molekülen, die sich bilden, wenn Methan dem Sonnenlicht ausgesetzt wird. Die Geologie von Cthulhu weist eine große Vielfalt an Landschaften auf – von bergig bis glatt und bis hin zu stark zerkratert und zerklüftet. Das rötlich vergrößerte Farbbild, das im linken Ausschnitt zu sehen ist, zeigt eine Bergkette im Südosten von Cthulhu, die 420 Kilometer lang ist. Der Gebirgszug liegt zwischen Kratern mit engen Tälern, die seine Gipfel trennen. Die oberen Hänge der höchsten Gipfel sind mit einem hellen Material überzogen, das in scharfem Kontrast zur dunkelroten Farbe der umgebenden Ebenen steht. (Bild: NASA / JPL)

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