Pluto: mysterieuze bevroren vlaktes en een uitgerekte atmosfeer

Op de laatste foto’s die door de New Horizons naar de Aarde zijn gestuurd is een uitgestrekte, kraterloze vlakte zichtbaar die minder dan 100 miljoen jaar oud lijkt te zijn en die mogelijk nog steeds vorm krijgt door geologische processen die nog plaats vinden. Dit bevroren gebied bevindt zich ten noorden van de ijsbergen op Pluto, links van het centrum van het hartvormige gebied dat informeel al bekend is als de Tombaugh Regio naar Clyde Tombaugh die Pluto in 1930 ontdekte.

IJsvlaktes op Pluto in het centrum van het Tombaugh gebied
IJsvlaktes op Pluto in het centrum van het Tombaugh gebied

De ontdekking van grote kraterloze vlaktes op Pluto is een grote verrassing voor de onderzoekers waar ze niet direct een verklaring voor hebben. Dit grote ijsachtige vlakke gebied – dat doet denken aan bevroren modderscheuren op Aarde is informeel “Sputnik Planum” genoemd (De Spoetnik Vlakte) naar de eerste kunstmatige satelliet van de Aarde. Het oppervlak bestaat uit onregelmatig gebroken segmenten die een doorsnede hebben van ongeveer 20 kilometer. Sommige van deze segmenten bevatten donkerder materiaal en anderen vertonen heuvels die boven het omliggende terrein uitsteken. Op andere plaatsen lijkt het oppervlak geëtst door velden van kleine kuilen die mogelijk zijn ontstaan gedurende een proces dat bekend staat als sublimatie waarbij ijs direct van vast naar gas veranderd net zoals droogijs dat doet op Aarde.

Wetenschappers hebben twee theorieën over hoe deze segmenten zich hebben kunnen vormen. De onregelmatige vormen zouden het resultaat kunnen zijn van samentrekking van materialen aan de oppervlakte, vergelijkbaar met het opdrogen van modder. Maar het is ook mogelijk dat ze het resultaat zijn van convectie, vergelijkbaar met de was die omhoog beweegt in een lava lamp. Op Pluto zou deze convectie zich dan afspelen in een oppervlaktelaag van bevroren koolmonoxide, methaan en stikstof, aangedreven door de geringe warmte uit het binnenste van Pluto.

Ook zijn er donkere strepen op de ijsvlaktes zichtbaar die enkele kilometers lang zijn. Deze strepen liggen allemaal in dezelfde richting en zijn mogelijk ontstaan door winden die over het bevroren oppervlak waaien.

Deze foto van 14 juli werd genomen toen de New Horizons 77.000 kilometer van Pluto was verwijderd. De kleinste details hebben een grootte van 1 kilometer. New Horizons heeft nog meer foto’s gemaakt in hoge resolutie maar de wetenschappers zullen nog geduld moeten hebben want het gaat ongeveer 1,5 jaar duren vooraleer alle gegevens naar de Aarde zijn gestuurd.

De New Horizons heeft ook aangetoond dat de stikstofrijke atmosfeer van Pluto zich tot meer dan 1600 kilometer boven het oppervlak uitstrekt en dat is best wel ver. Het is de eerste waarneming van de atmosfeer verder dan 270kilometer boven het oppervlak.

Er is een gebied ontdekt van koud geïoniseerd gas dat zich duizenden kilometers achter Pluto uitstrekt. Het is de atmosfeer van de planeet die gestript wordt door de zonnewind en verdwijnt in de ruimte.

De invloed van de zonnewind op de atmosfeer van Pluto
De invloed van de zonnewind op de atmosfeer van Pluto

Met de scheervlucht is de bijna tienjarige reis naar Pluto voorbij maar het wetenschappelijke onderzoek begint nu pas. De New Horizons heeft een schat aan informatie verzameld die nu beetje bij beetje naar de Aarde wordt gezonden. Omdat de dataverbinding erg langzaam is, 1 tot 2 Kb/sec, duurt het bijna 16 maanden voor alle gegevens zijn overgestuurd.

Anderhalf uur voor de dichtste nadering werd er een gat in de zonnewind aangetoond door het SWAP-instrument (Solar Wind Around Pluto). De zonnewind is de stroom elektrisch geladen deeltjes die van de Zon afkomstig is. Dit gat bevond zich tussen 77.000 kilometer en 109.000 kilometer van Pluto. Uit gegevens van de SWAP is af te leiden dat dit gat is opgevuld met stikstof-ionen die er een plasmastaart vormen met een onbekende structuur en grootte achter de planeet.

Ook bij Venus en Mars zijn er dergelijke plasmastaarten waargenomen. In het geval van Pluto worden stikstofmoleculen uit de atmosfeer geïoniseerd door ultraviolet licht en door de zonnewind meegevoerd voorbij Pluto om daar de plasmastaart te vormen die door de New Horizons werd waargenomen. Het zijn pas de eerste bevindingen, de komende maand zullen alle data van de atmosfeer naar de Aarde worden gestuurd ter analyse.

19 juli 2015
Image credit: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory