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Zwergplanet: Wie Eiskappen auf Plutos Gipfel kommen

Über einer dunklen Ebene des Zwergplaneten thronen weiße Berggipfel. Nun zeigt sich: Der vertraute Anblick entsteht durch einen sehr exotischen Prozess.
Helle Gipfel und Kraterränder am Südrand der dunklen Ebene Cthulhu Macula.Laden...

Helle Eiskappen bedecken Bergspitzen und Kraterränder in der sonst dunklen Region Cthulhu Macula nahe Plutos Äquator. Doch die Ähnlichkeit mit schneebedeckten irdischen Gipfeln täuscht – der Prozess, der das Phänomen hervorbringt, unterscheidet sich radikal von den Vorgängen auf unserem Planeten. Zu diesem Schluss kommt jedenfalls ein Team um Tanguy Bertrand vom Ames Research Center der NASA. Wie die Arbeitsgruppe in »Nature Communications« schreibt, handelt es sich überwiegend um Methaneis. Ungewöhnlich ist allerdings der Prozess, der das Gas auf den hohen Gipfeln ausfrieren lässt, wie Computersimulationen des Teams nahelegen. Während auf unserem Planeten Wasser über Berggipfeln kondensiert, weil feuchte Luft am Hang aufsteigt und dabei abkühlt, reichert sich auf Pluto Methan in der oberen Atmosphäre an und schlägt sich von dort aus an den Gipfeln nieder.

Dass die hellen Kappen auf den Gipfeln überwiegend aus Methan bestehen, war aus Daten des hochauflösenden Spektrometers LEISA (Linear Etalon Imaging Spectral Array) der Raumsonde New Horizons bereits bekannt. Demnach findet sich das gefrorene Gas an den höchsten Stellen, während an den Hängen der Berge und in den Niederungen einige Bereiche mit gefrorenem Stickstoff bedeckt sind. Mit Hilfe eines globalen Klimamodells des Pluto berechnete die Gruppe um Bertrand nun jedoch, wie das Methan dort hinkommt. Der irdische Prozess, durch den sich auf Gipfeln Schnee und Eis sammeln, als adiabatische Kühlung bezeichnet, scheidet als Mechanismus aus. Plutos Atmosphäre wird mit der Höhe wärmer, nicht kälter, so dass aufsteigendes Gas nicht durch Abkühlung kondensieren kann.

Grund dafür ist das Methan in der Atmosphäre, das schwaches Sonnenlicht absorbiert. Bis zu 0,7 Prozent Methan enthält die Pluto-Atmosphäre laut der Simulation. Allerdings ist Plutos Gashülle viel zu dünn, um den Boden aufzuheizen. Deshalb sind die Felsspitzen deutlich kälter, und das Gas kann sich dort niederschlagen. Die oft nur weniger als einen Millimeter dicke Schicht strahlt Sonnenlicht zurück, so dass die Bergspitzen weiter abkühlen. Dadurch strömen katabatische Winde hier die Berge herab und tragen mehr Gas aus den oberen Atmosphärenschichten herbei, das sich ablagert. Durch diese atmosphärische Rückkopplung sind die Berggipfel der Cthulhu-Region dauerhaft mit Methaneis bedeckt.

42/2020

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 42/2020

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