Ein bisschen Mars, ein wenig vom Saturnmond Iapetus und vom Neptunmond Triton – zusammen ergeben sie einen Himmelskörper wie Pluto. Das ist kurz gefasst der Eindruck, den Alan Stern vom Southwest Research Institute in Boulder und sein großes Team von der Geologie des Zwergplaneten am Rande unseres Sonnensystems gewonnen haben. Ihre Ergebnisse legten sie nun in der ersten wissenschaftlichen Veröffentlichung der New-Horizons-Mission vor: Sie zeigt erneut ein einzigartiges Bild von Pluto und wirft die Frage auf, ob ihm nicht zu Unrecht der Planetenstatus aberkannt worden ist. Seine Oberfläche jedenfalls ist eine unglaublich vielfältige Mischung von Gesteinen und Strukturen, die durch unterschiedlichste geologische Prozesse entstanden und sich im Lauf der Jahreszeiten auch verändern.

Die tektonische Aktivität Plutos wird unter anderem angetrieben von radioaktiven Elementen in seinem Inneren, deren Zerfall Hitze erzeugt, die wiederum flüchtige Bestandteile verdampfen lässt – welche an der Oberfläche ausgasen und einen Teil der dünnen Atmosphäre bilden. Andere Gase entstehen, wenn sich Pluto auf seinem 248 Jahre dauernden Umlauf der Sonne annähert. Entfernt er sich auf seiner Bahn wieder, gefrieren sie erneut und fallen zurück auf den Zwergplaneten. Das zeigt sich beispielsweise in der Ebene Sputnik Planum, die sich im "Herzen" Plutos befindet: Dort gibt es offensichtlich Gletscher aus gefrorenem Stickstoff, die wie irdische Eiszungen langsam strömen und rasch Einschlagkrater ausfüllen – weshalb die Region sehr flach und geologisch jung erscheint. "Es wirkt auf mich, als würde man dort Löcher in Wackelpudding schlagen", meint Carly Howett, Planetenforscherin am Southwest Research Institute. "Alles deutet darauf hin, dass das Eis erstaunlich weich ist – einzigartig in unserem Sonnensystem."

In der Nähe der hellen Sputnikebene befindet sich die stark vernarbte, dunkle Cthulhu-Region, deren Krater bis zu vier Milliarden Jahre alt sein könnten – was sie wiederum zu einer der ältesten noch erhaltenen Oberflächen in unserer Nachbarschaft macht: Die Einschläge stammten demnach aus der Zeit des so genannten Großen Bombardements, als zahlreiche Asteroiden auf die jungen Planeten des Sonnensystems prasselten. Ihr schwarzer Überzug besteht wohl aus Methan, das sich in der Atmosphäre chemisch verändert, bevor es wieder zurück auf Pluto schneit. Winde blasen es dann womöglich über Pluto bis in die Äquatorregion, in der es sich ansammelt – ähnlich wie auf dem Mars, wo Staubstürme das Material verlagern und in großen Sandwüsten anhäufen.

Für andere Regionen haben die Wissenschaftler noch gar keine richtig plausiblen Erklärungen, da sie wie eine Mischung aus Sputnik Planum und dem Cthulhu-Bereich aussehen. "Auf Pluto existiert vieles, das wir in vergleichbarer Form noch nirgendwo sonst gesehen haben", so William McKinnon von der Washington University in St. Louis. Das "Schlangenhaut-Terrain" beispielsweise lässt die Forscher noch rätseln: Die klingenartigen Grate etwa könnten sich im Lauf der Zeit herausgebildet haben, weil flüchtige Teile des Material wiederholt gefroren sind, um unter günstigeren Bedingungen sofort zu sublimieren – Methan, Stickstoff oder Kohlenmonoxid gingen also sofort aus der Eis- in die Gasphase über, ohne sich zwischenzeitlich zu verflüssigen.

Pluto in Farbe
© NASA/JHUAPL/SWRI
(Ausschnitt)
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Ein Porträt des Zwergplaneten Pluto mit verstärkter Farbgebung: Damit wollen die NASA-Wissenschaftler die unterschiedlichen Oberflächen Plutos hervorheben. Die Suche nach einem Planeten X jenseits von Pluto hatte sich fast schon als zu erfolgreich erwiesen – die Himmelsforscher stießen auf so viele neue und plutoähnliche Objekte, dass es ihnen eher ratsam erschien, Pluto seinen Status als Planet zu rauben, als die planetarische Population des Sonnensystems um mehrere hundert Mitglieder zu erweitern.

Diese gefrorenen Gase bedecken jedoch die Oberfläche nur in einer relativ dünnen Schicht, wie die bis zu 3000 Meter hohen Eisberge des Zwergplaneten nahelegen: Ihr Eis ist zu weich, so dass es sich nicht derart hoch auftürmen kann. Wahrscheinlich erstrecke sich ein dickes Paket an Wassereis darunter, das derart verformt und stabil in die Höhe gedrückt werden kann. Auch zu manchen Farben haben die Forscher mittlerweile passende Theorien: Die Rottöne der Oberfläche stammen vermutlich von Kohlenstoffverbindungen, den Tholinen. Diese entstehen, wenn UV-Strahlung oder schnelle kosmische Teilchen auf Stickstoff oder Methan in der Plutoatmosphäre treffen. Schon in kleinen Mengen können die Tholine gelbe bis dunkelrote Farbgebungen verursachen. Die Lufthülle des Himmelskörpers ist allerdings erstaunlich dünn: Am Boden herrscht ein Luftdruck von wenigen millionstel Bar und damit nur ein Bruchteil des irdischen Luftdrucks. Womöglich dünnte die Atmosphäre jedoch erst in jüngerer Vergangenheit aus, denn New Horizons beobachtete auch Dunstschleier, deren Herkunft noch unklar ist.

Auch der Durchmesser von Pluto wurde nun offiziell auf 2374 plus/minus 8 Kilometer festgelegt. Zudem legen Messungen von New Horizons nahe, dass der Zwergplanet nahezu kugelrund ist. Die Erde gilt dagegen als Geoid, der an den Polen abgeflacht ist. Unser Planet ist also nicht perfekt rund. Das lege nahe, dass Pluto zumindest in seinen jungen Jahren aufgeheizt und formbar war, weshalb er trotz der Einschläge nicht völlig verformt wurde und diese unregelmäßige Form nicht beibehielt.