Herzförmige Struktur auf Plutos Oberfläche

Wie Pluto in seine heutige Lage kam

Der Zwergplanet Pluto besitzt unter seiner Eiskruste möglicherweise bis heute einen Ozean aus Wasser. Auf diese Weise ließe sich die Lage des sogenannten Planum Sputnik – der linken Hälfte der berühmten herzförmigen Region – auf dem Äquator genau gegenüber vom Plutomond Charon erklären. Nach dem Einschlag eines größeren Himmelskörpers habe aufsteigendes Wasser einerseits und gefrierender Stickstoff andererseits eine Schwerkraftanomalie erzeugt, die den Zwergplaneten in seine heutige Lage gedreht hat, so die Wissenschaftler im Fachblatt „Nature“.

„Gezeiten- und Fliehkräfte können für eine Reorientierung sorgen und so die heutige Lage der Sputnik-Ebene erklären“, schreiben Francis Nimmo von der University of California in Santa Cruz und seine Kollegen. „Dazu muss es sich um eine positive Schwerkraftanomalie handeln, doch die Ebene zeigt eine negative Topologie.“ Die Sputnik-Ebene ist etwa tausend Kilometer groß und liegt vier Kilometer tiefer als ihre Umgebung. Auf den ersten Blick fehlt hier also eher Masse. Doch nur ein Massenüberschuss kann – wie es etwa bei den großen Vulkanen auf dem Mars der Fall ist – einen Planeten so drehen, dass eine solche Struktur auf dem Äquator liegt. Die Gezeitenkraft eines großen Mondes wie im Pluto-Charon-System würde dann zusätzlich dafür sorgen, dass die Schwerkraftanomalie dem Mond gegenüberliegt.

Die Grafik zeigt Pluto und seinen Mond Charon, Pfeile zeigen Rotationsachsen und Bahnbewegung.
Pluto und Charon

Einen Ausweg aus dem Dilemma schlagen nun James Keane von der University of Arizona und seine Kollegen vor: Aufgrund der klimatischen Bedingungen auf Pluto könnten sich in der Ebene flüchtige Stoffe, die in den Polarregionen verdampft sind, als Eis ablagern, insbesondere Stickstoff. Dieses Stickstoffeis verursache dann die positive Massenanomalie. Doch wie Nimmo und seine Kollegen zeigen, führt dieses Szenario auf eine mit über vierzig Kilometern unrealistisch dicke Schicht aus Stickstoffeis in der Ebene. Es müsse also ein zweiter Effekt eine Rolle spielen, so die Forscher.

Hier kommt ein unter der eisigen Oberfläche verborgener Ozean ins Spiel. Die Sputnik-Ebene ist vor etwa hundert Millionen Jahren durch den Einschlag eines größeren Himmelskörpers entstanden. Nach diesem Ereignis war die Kruste von Pluto an der Einschlagstelle dünner, wodurch das Wasser des Ozeans aufsteigen konnte. Da Wasser dichter ist als Eis, führt bereits dies zu einer positiven Schwerkraftanomalie. Der später in der Ebene gefrorene Stickstoff verstärkte diesen Effekt dann lediglich. So reicht eine sieben Kilometer dicke Schicht aus Stickstoff aus, um die Beobachtungen zu erklären. „Wir haben alle Möglichkeiten überprüft, eine positive Schwerkraftanomalie zu erzeugen“, sagt Nimmo, „doch keine ist so wahrscheinlich wie die eines verborgenen Ozeans.“