Wie Plutos Dünen entstehen

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NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute

Als im Juli 2015 die US-amerikanische Sonde New Horizons erstmals Nahaufnahmen des Zwergplaneten Pluto zur Erde funkte, waren die Forscher überrascht: Die Bilder zeigten einen überraschend vielfältigen und aktiven Himmelskörper, dessen Oberfläche offenbar noch heute geologischen und klimatischen Veränderungen unterworfen ist. Zu den Überraschungen zählten auch große Dünenfelder, deren Entstehung sich die Planetenforscher zunächst nicht erklären konnten. Einem internationalen Forscherteam ist es jetzt gelungen, das Rätsel zu lösen: Die Dünen bestehen demnach aus 200 bis 300 Mikrometer großen Partikeln aus gefrorenem Methan, angehäuft von den schwachen Winden in Plutos dünner Atmosphäre. Die Wissenschaftler berichten im Fachblatt „Science“ über ihre Analyse der Dünen.

„Wir wussten bereits vor New Horizons, dass jeder Himmelskörper im Sonnensystem mit einer Atmosphäre und einer festen Oberfläche Dünen besitzt“, erklärt Matt Telfer von der University of Plymouth in Großbritannien. „Aber wir wussten nicht, was wir bei Pluto erwarten sollten. Wie sich zeigte, bilden sich aber selbst in einer so dünnen Atmosphäre und bei Temperaturen um minus 230 Grad Celsius Dünen. Wir mussten hart arbeiten, um zu erklären, woher die nötigen Sedimente stammen und wie sie transportiert werden.“

Einen Hinweis gab die Lage der Dünenfelder am Rand der Eisebene Sputnik Planitia nahe einer Gebirgsregion, sowie die Orientierung der Dünen: Sie verlaufen senkrecht zu von Wind verursachten Erosionsstrukturen. Mithilfe von Computermodellen gelang es Telfer und seinen Kollegen, den Entstehungsprozess der Dünen zu simulieren. Danach führt die Sublimation – also der direkte Übergang vom festen in den gasförmigen Zustand – von Stickstoff zur Freisetzung kleiner Eispartikel aus Methan.

Diese Eispartikel werden dann von schwachen Winden mit Geschwindigkeiten von 30 bis 40 Kilometern pro Stunde in die Ebene geweht und lagern sich dort ab. Aus der typischen Wellenlänge der Dünen von 400 bis 1000 Metern konnten die Wissenschaftler die Größe der Eispartikel zu 200 bis 300 Mikrometern bestimmen. Und die Dünen sind offenbar geologisch jung: Da sie keinerlei Störungen durch andere tektonische oder klimatische Prozesse zeigen, können sie nach Ansicht von Telfer und seinen Kollegen nicht älter als maximal 500.000 Jahre sein.

Quelle: dx.doi.org/10.1126/science.aao2975

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