Ein internationales Forschungsteam, darunter Dr. Adrien Morison von der University of Exeter, hat gezeigt, wie ausgedehnte Eisformen in einem der größten Krater Plutos – Sputnik Planitia – gestaltet wurden. Sputnik Planitia ist vielleicht die erstaunlichste Struktur auf Pluto – ein mit Stickstoffeis gefüllter Einschlagkrater, der aus einer hellen Ebene besteht, welche etwas größer als Frankreich ist.
Für die neue Studie haben die Forscher moderne Modellierungstechniken verwendet, um zu zeigen, dass diese vieleckigen Eisformen durch die Sublimation von Eis entstanden. Bei diesem Prozess kann sich festes Eis direkt in Gas verwandeln, ohne zwischendurch einen flüssigen Zustand einzunehmen. Das Team zeigte, dass die Sublimation von Stickstoffeis die Konvektion in der Eisschicht von Sputnik Planitia antreibt, indem sie die Oberfläche abkühlt. Die Studie wurde am 15. Dezember 2021 in dem führenden Journal Nature veröffentlicht.
Dr. Morison vom Physics and Astronomy Department der University of Exeter sagte: „Als die Raumsonde New Horizons im Jahr 2015 den bislang einzigen Vorbeiflug an Pluto machte, reichten die gesammelten Daten aus, um unser Wissen über diese abgelegene Welt drastisch zu verändern.“
„Insbesondere zeigten die Daten, dass Pluto trotz seiner großen Entfernung zur Sonne noch geologisch aktiv ist und begrenzte innere Energiequellen besitzt. Das schließt Sputnik Planitia ein, wo die Oberflächenbedingungen erlauben, dass der gasförmige Stickstoff in seiner Atmosphäre und fester Stickstoff gleichzeitig existieren können“, sagte Morison.
„Wir wissen, dass die Eisoberfläche bemerkenswerte vieleckige Strukturen aufweist, die durch die thermale Konvektion in dem Stickstoffeis gebildet wurden. Sie erneuern stetig die Eisoberfläche. Allerdings blieben Fragen darüber offen, wie genau dieser Prozess stattfindet“, erklärte Morison.
In der neuen Studie führte das Team eine Reihe numerischer Simulationen durch, die ergaben, dass die Abkühlung aufgrund der Sublimation imstande ist, die Konvektion auf eine Art und Weise anzutreiben, die mit den zahlreichen Daten der Raumsonde New Horizons übereinstimmt. Dazu zählen die Größe der Vielecke, das topografische Profil und die Oberflächengeschwindigkeiten.
Es passt auch zu dem Zeitrahmen, innerhalb dessen die Klimamodelle Sublimationsprozesse in Sputnik Planitia vorhersagen, beginnend vor 1-2 Millionen Jahren. Demnach gleicht die Dynamik dieser Stickstoffeisschicht der Dynamik in den Ozeanen der Erde, die vom Klima angetrieben wird. Diese klimabedingte Dynamik einer festen Schicht könnte auch auf der Oberfläche anderer planetarer Himmelskörper wie dem Neptunmond Triton oder den Kuipergürtelobjekten Eris und Makemake auftreten.
Abhandlung: „Sublimation-driven convection in Sputnik Planitia on Pluto“ von Dr. Morison (University of Exeter), Pr Labrosse (Geology Laboratory of Lyon, Frankreich) und Dr. Choblet (Planetology and Geodynamics Laboratory of Nantes, Frankreich)
(THK)
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