Pluto is alles behalve een saaie dwerg

Het is bijna alsof je een reisgids leest. ‘Er is een fenomenale verscheidenheid aan landschappen. Zoals het 1000 kilometer grote Sputnik Planum, een vlakte die aan drie zijdes wordt omringd door hoekige bergen. Verder zijn er hoge geërodeerde landvlakten, alsmede glooiingen, troggen en ruwe bekraterde regio’s.’

Dit is geen passage uit reisgids Lonely Planet, maar uit een van de vijf wetenschappelijke artikelen over dwergplaneet Pluto die vorige maand in Science verschenen. Het artikel beschrijft wat vanaf het binnenkomen van de eerste foto’s van ruimtesonde New Horizons – afgelopen juli – al duidelijk was, maar nu in groter detail is onderzocht: dat Pluto een enorme diversiteit aan landschappen heeft. Bovendien lijken delen van Pluto extreem jong, en tot de dag van vandaag aan veranderingen onderhevig.

Interne verwarming

De geologische activiteit op Pluto heeft wetenschappers verrast. Zo ook Bert Vermeersen, hoogleraar Planetaire Exploratie van de Technische Universiteit Delft, die zelf niet bij de missie betrokken is. “Eigenlijk had ik een keurige ijsbol verwacht met zeer oude landschappen”, zegt hij. “Maar wat de foto’s van New Horizons laten zien zijn juist jonge dynamische regio’s. Je ziet daarin ook patronen die duiden op een interne warmtebron. Het is volkomen onduidelijk waar die warmte vandaan komt.”

Projectiel uit de ruimte?

Maar wie geologische processen zegt, zegt dus eigenlijk ook dat er een warmtebron is die ze aandrijft. “Op aarde heb je onder andere het verval van radioactieve elementen in het binnenste van de aarde dat warmte genereert en zo tektonische processen veroorzaakt”, zegt Vermeersen. “Jupiters ijsmanen Europa of Ganymedes warmen op door sterke getijdenkrachten die voortdurend op ze inwerken in hun elliptische banen rondom de reuzenplaneet.”

Vermeersen meent dat van sterke getijdenkrachten geen sprake is op Pluto, hij draait immers niet om een zware planeet. En hoewel de wetenschappers in hun artikel de suggestie doen dat de convectiepatronen door radioactief verval worden veroorzaakt, vindt Vermeersen dit niet zo waarschijnlijk. “Als dat zo is dan vraag ik me af waarom we deze patronen niet bij veel meer hemellichamen zien”, zegt hij. “Ook is het opmerkelijk dat ze zo geconcentreerd zijn in een bepaald gebied. Is er dan ook sprake van een geconcentreerde radioactiviteit, en hoe kan dat?”

Maar als het geen getijdenkrachten en geen radioactiviteit is, wat is het dan wel? Vermeersen durft wel te speculeren. “Een scenario is dat Pluto in de relatief recente geschiedenis is geraakt door een groot projectiel uit de ruimte. De krater van zo’n inslag kan relatief snel weer gewist zijn door de geologische processen die erop volgden.”

Atmosfeer wegblazen

Al relatief snel na het passeren van New Horizons kwamen er prachtige foto’s van de atmosfeer van de dwergplaneet binnen. Maar de dampkring (de druk is er ongeveer 100.000 keer lager dan op aarde) had nog een paar verrassingen in petto. De atmosfeer heeft een gemiddelde temperatuur van zo’n 180 graden onder nul, en vooral de bovenste lagen blijken kouder dan verwacht. Waardoor dat precies komt, bijvoorbeeld de aanwezigheid van een onbekende ‘koelende’ stof, is vooralsnog onduidelijk. Wel is waarschijnlijk dat Pluto door deze lager uitgevallen temperatuur minder atmosfeer verliest dan gedacht. Deeltjes in de toplagen van de atmosfeer kunnen namelijk op drift raken en voorgoed de ruimte in vliegen.

Evenals eerdere metingen vanaf de aarde, lieten de precisiemetingen van New Horizons verder zien dat de atmosfeer vooral uit stikstof en methaan bestaat, maar dat er ook complexere stoffen zoals acetyleen en ethyleen aanwezig zijn. Stoffen die overigens ook op Saturnusmaan Titan aanwezig zijn. Verder is het mistig op Pluto. De blauwe waas is afkomstig van kleine deeltjes die in de lucht zweven, waarschijnlijk zogenoemde tholinen. De organische deeltjes klonteren in de loop van duizenden jaren samen en ‘sneeuwen’ uiteindelijk uit over het oppervlak van Pluto.

Ook een ander proces dat kan bijdragen aan het verlies van de atmosfeer bleek minder invloed te hebben: de interactie met de zonnewind. Dat is de sterke, naar buiten gaande stroom van geladen deeltjes uit de zon die de toplagen van een atmosfeer kan ioniseren en als het ware wegblazen. Dit is vermoedelijk de reden waarom Mars nauwelijks nog een atmosfeer heeft.

Dichtbij grote hemellichamen vormt zich als het ware een boeggolf in de zonnewind (zoals bij een varend schip). Dat komt doordat de geladen deeltjes van de zonnewind opeens een omweg moeten vinden. De Amerikaanse astronoom Fran Bagenal en collega’s zagen echter dat Pluto een relatief kleine boeggolf heeft. Ook daaruit is af te leiden dat de dwergplaneet minder atmosfeer verliest dan gedacht.

Dat belooft nog wat voor de verdere verkenning van de Kuipergordel. Om te beginnen met het bezoekje dat New Horizons gaat brengen aan 2014 MU₆₉, een ander Kuipergordelobject. Helaas is dat geen dwergplaneet, maar een rotsblok van naar schatting krap 50 kilometer groot. De ruimtesonde scheert er op 1 januari 2019 op korte afstand langs en zal ongetwijfeld weer bergen nieuwe artikelen opleveren.