01.03.2005 / Autor: Michael Stein Astronomie > Sonnensystem

Der Pluto

Wurde Pluto bis zum Jahr 2006 noch als neunter Planet des Sonnensystems bezeichnet, so zählt er seitdem zu der damals neu geschaffenen Klasse der Zwergplanten. Alleine aus historischen Gründen wird er hier noch in der Übersicht der Planeten aufgeführt.

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Hubble-Aufnahme von Pluto und seinen drei bekannten Monden.
(Foto: NASA, ESA, H. Weaver [JHU/APL], A. Stern [SwRI], and the HST Pluto Companion Search Team)
Von den bis Mitte des 20. Jahrhunderts entdeckten neun Planeten unseres Sonnensystems war Pluto aufgrund seiner Eigenschaften immer schon eine Ausnahmeerscheinung - ein Exot am Rande des bekannten Sonnensystems. Der damals neunte und sonnenfernste Planet wurde erst im März 1930 von dem amerikanischen Astronomen Clyde W. Tombaugh entdeckt. In seinem Teleskop war Pluto nur ein winziger Punkt, und eine sehr viel opulentere Aufnahme dieses Zwergplaneten wird man bis heute vergeblich suchen. Pluto wurde bis heute nicht von einer Sonde besucht, allerdings ist seit Januar 2006 die amerikanische Raumsonde New Horizons dorthin unterwegs, die im Juli 2015 den Zwergplaneten erreichen und anschließend noch weiter bis zum außerhalb der Plutobahn liegenden so genannten Kuiper-Gürtel fliegen soll.

Dieser Artikel ist in folgende Kapitel unterteilt:

Lage und Einordnung
Aufbau und Atmosphäre
Monde
Missionen
Fakten

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Lage und Einordnung
Die Pluto-Bahn ist extrem exzentrisch: Dieser stark elliptische Orbit führt dazu, dass Pluto sich bei jedem Umlauf um die Sonne (für den er 248 Erdenjahre benötigt) rund 20 Jahre lang innerhalb der Neptun-Bahn bewegt. Zuletzt war dies von 1979 bis 1999 der Fall, während dessen war der sonnenfernste Planet Neptun also weiter von der Sonne entfernt als der Zwergplanet Pluto. An seinem sonnennächsten Punkt, im Perihel, kommt Pluto der Sonne bis auf 4.425 Millionen Kilometer nahe, der sonnenfernste Punkt seiner Umlaufbahn - die so genannte Aphel-Position - führt den Zwergplaneten dagegen 7.375 Millionen Kilometer von unserem Zentralgestirn weg. Außer durch seine ausgeprägt elliptische Gestalt zeichnet sich Plutos Umlaufbahn zudem durch eine Neigung gegenüber der Bahnebene der Erde (der so genannten Ekliptik) um 17 Grad aus - dieser Wert übertrifft deutlich die entsprechenden Werte aller acht Planeten unseres Sonnensystems.

Nicht zuletzt aufgrund seiner extremen Bahndaten und seiner geringen Größe war der Status von Pluto als neunter Planet unseres Sonnensystems spätestens ab 1992 nach der Entdeckung der ersten so genannten "Transneptunischen Objekte" ([TNOs] oder auch "Kuipergürtelobjekte" [KBOs]) umstritten. Endgültig kritisch wurde es für Pluto, als im Jahr 2003 jenseits der Pluto-Bahn der Zwergplanet Eris (zunächst inoffiziell auch als "Xena" bezeichnet) von amerikanischen Astronomen entdeckt wurde: Etwas größer als Pluto und von einem Mond umkreist hätte entweder Eris in den Stand eines Planeten erhoben oder aber Pluto dieser Status aberkannt werden müssen. Auf der Tagung der International Astronomical Union (IAU) in Prag im August 2006 schließlich wurde die neue Klasse der "Zwergplaneten" offiziell ins Leben gerufen. Außer Eris und dem im Asteroidengürtel zwischen Mars und Jupiter befindlichen Asteroiden Ceres wurde auch Pluto neu klassifiziert: aus dem neunten Planeten unseres Sonnensystems wurde einer der ersten Zwergplaneten.

Beim Vergleich von Pluto mit dem größten Neptunmond Triton fallen viele Gemeinsamkeiten ins Auge: die eisige Oberfläche, die Größe (wobei Triton sogar noch geringfügig größer als Pluto ist!) und das Vorhandensein einer wenn auch extrem dünnen Atmosphäre - spätestens nach dem Vorbeiflug der New Horizons-Sonde an Pluto im Jahr 2015 wird sich zeigen, wie weit diese Gemeinsamkeiten gehen.

Aufbau und Atmosphäre
Aufgrund der enormen Entfernung zur Sonne und der damit einhergehenden extrem tiefen Temperaturen auf Pluto, die bei etwa -230° C liegen, existiert beinahe jedes chemische Element und jede chemische Verbindung auf der Planetenoberfläche nur in gefrorener Form. Durch Spektralanalyse der von Pluto reflektierten Sonnenstrahlung konnten bisher Stickstoff, Methan und Kohlenmonoxid sowie einige weitere organische Verbindungen auf Pluto entdeckt werden. Plutos Planetenoberfläche zeigt auf Bildern des Hubble-Weltraumteleskops rund ein Dutzend hellerer und dunklerer Gebiete. Wahrscheinlich zeichnen sich die dunkleren Areale dadurch aus, dass das an der Oberfläche vorherrschende Stickstoff- und Methaneis dort stärker von dunkleren Stoffen wie Mineralien oder organischen Verbindungen durchsetzt ist. Die vermutete Dichte des Zwergplaneten legt den Schluss nahe, dass Pluto im Inneren überwiegend aus Wassereis und Gestein besteht. Wahrscheinlich verfügt der Zwergplanet über einen aus Gesteinsmaterial bestehenden Kern und einem Mantel aus Wassereis. Wirklich sicher sind sich die Wissenschaftler über die Struktur und Zusammensetzung jedoch nicht, dafür gibt es einfach noch zu wenige Informationen.

Angeregt durch Messwerte der Raumsonde Galileo bei einigen Jupitermonden wie beispielsweise Europa spekulieren verschiedene Wissenschaftler über die Möglichkeit des Vorhandenseins eines Ozeans unter der eisigen Oberfläche von Pluto. Doch selbst wenn es tatsächlich einen solchen Ozean geben würde, er wäre - zumindest heute - vollkommen dunkel, kalt und tot. Pluto ist einfach zu klein, um sich dort geologische Aktivitäten vorzustellen, die den Ozean auch nur punktuell erwärmen könnten. Die Frage nach Leben, selbst nach primitivsten Lebensformen in diesem Ozean - wenn es ihn denn geben sollte - stellt sich zumindest für die Gegenwart definitiv nicht; in der frühen Vergangenheit mögen die Bedingungen einmal so gewesen sein, dass primitivste Lebensformen selbst auf diesem fernen Himmelskörper entstanden sein könnten.

Pluto ist einer von vier Himmelskörpern in unserem Sonnensystem, bei dem eine überwiegend stickstoffhaltige Atmosphäre entdeckt worden ist (des weiteren noch beim Saturnmond Titan, dem Neptunmond Triton und natürlich bei unser eigenen Erde, deren Atmosphäre zu rund 80 Prozent aus Stickstoff besteht). Die Atmosphäre dieses Zwergplaneten ist allerdings mit einem Druck zwischen drei und einhundert Mikrobar extrem dünn und wird wahrscheinlich permanent aus verdampfendem Oberflächeneis gespeist. Entdeckt wurde die Plutoatmosphäre übrigens im Juni 1988 während einer Okkultation. Dabei bedeckte Pluto auf seiner Bahn kurzzeitig einen Stern, dessen Licht jedoch zu Beginn der Bedeckung nicht schlagartig abfiel - wie es der Fall gewesen wäre, wenn der Zwergplanet keine Atmosphäre aufweisen würde -, sondern bereits kurz vorher beim Durchgang durch die Plutoatmosphäre geringfügig geschwächt wurde. Diese Entdeckung stellte auch einen großen Erfolg für das flugzeuggestützte Kuiper Airborne Observatory dar, dem Vorgänger des deutsch-amerikanischen Flugzeugteleskops SOFIA.

Aufgrund der gegenüber der eigenen Ekliptik mit rund 120 Grad extrem stark geneigten Rotationsachse des Zwergplaneten kommt es auf Pluto trotz der enormen Distanz zur Sonne zu relativ ausgeprägten "Jahreszeiten": Auf der sonnenbeschienenen Seite verdampfen Oberflächenstoffe, die dann zur dunklen Seite des Zwergplaneten transportiert werden und dort als Niederschlag wieder auf die Oberfläche sinken. Durch diesen Vorgang kommt es zur einer stetigen Erneuerung des Oberflächenmaterials.

Von verschiedenen Wissenschaftlern wird noch ein weiterer, spektakulärer Effekt diskutiert: Da sich Pluto auf seiner stark exzentrischen Umlaufbahn seit 1989 wieder von der Sonne entfernt könnte die dünne Atmosphäre mit sinkenden Temperaturen irgendwann vollständig verschwinden. Wie oben beschrieben wird sie derzeit noch permanent durch Sublimation (= direkter Übergang eines Stoffes vom festen in den gasförmigen Zustand) der gefrorenen Elemente an der Planetenoberfläche gespeist. In einigen Jahren jedoch könnten die Temperaturen auf Pluto soweit gesunken sein, das die Atmosphäre vollständig kondensiert und auf die Oberfläche "hinabschneit". Diese Theorie war übrigens auch die Ursache dafür, dass viele Wissenschaftler vor einigen Jahren vehement gegen die - aus finanziellen Gründen geplante - Verschiebung des Starts der ersten Pluto-Sonde opponiert haben: Wenn New Horizons zu spät gestartet wäre hätte die Raumsonde Pluto eventuell erst passiert, wenn es keine Atmosphäre mehr zu untersuchen gäbe. Wirklich sicher sind sich die Astronomen jedoch nicht, ob bei Ankunft der Raumsonde im Juli 2015 die Atmosphäre noch vorhanden sein wird.

Monde
Erst mit den immer leistungsfähigeren Teleskopen unserer Tage gelang es, genauere Informationen über Pluto zu sammeln. 1978 entdeckte W. Christy einen Mond um Pluto, den man Charon taufte. Charon umkreist seinen Mutterplaneten fast senkrecht und ist mit ca. 1.200 Kilometer Durchmesser etwa halb so groß wie Pluto (rund 2.300 Kilometer). Pluto und Charon werden auch als Doppelplaneten-System bezeichnet, da Charon in Relation zu Pluto extrem groß ist - kein anderes Planet-Mond-System im Sonnensystem erreicht auch nur annähernd diese Verhältnisse. Die eisige Oberfläche von Charon zeigt auch auf den besten vorhandenen Teleskopaufnahmen keine Strukturen. Ob Charon ähnlich wie Pluto einen separaten Kern aus Gestein besitzt oder durchgehend aus einem Eis-Gestein-Gemisch besteht ist derzeit noch vollkommen unklar.

Im Frühjahr 2005 wurden von Astronomen zwei neue, deutlich kleinere Monde entdeckt. Durch weitere Beobachtungen im Februar 2006 mit dem Hubble-Weltraumteleskop konnte ihr Status als Pluto-Monde bestätigt werden. Die nach Figuren aus der griechischen Mythologie "Nix" und "Hydra" genannten Trabanten (eigentlich müsste es "Nyx" heißen, aber dieser Name war bereits für einen Asteroiden vergeben, daher entschied man sich für diese geringfügige Abwandlung des Namens) sind mit Durchmessern zwischen 55 und 160 Kilometer deutlich kleiner als Charon, teilen mit ihm aber eine Bahnebene, was eine gemeinsame Entstehungsgeschichte nahelegt: Wahrscheinlich sind alle drei Pluto-Monde aus einem gigantischen Einschlag auf Pluto hervorgegangen. Die beiden neuen Monde umkreisen ihren Mutterplaneten in rund 48.000 beziehungsweise 65.000 Kilometer Entfernung, sehr viel mehr ist bis jetzt noch nicht über sie bekannt.

Wenige Jahre später wurden 2011 und 2012 mit Hilfe des Hubble-Weltraumteleskops zwei weitere winzige Monde entdeckt: "Kerberos" und "Styx", über die angesichts ihrer geringen Durchmesser von etwa 30 bzw. 20 km kaum etwas bekannt ist. Der Pluto-Vorbeiflug der Raumsonde New Horizons im Sommer 2015 wird unser Wissen über die bis heute bekannten fünf Monde dieses Zwergplaneten mit Sicherheit drastisch vergrößern - und bei dieser Gelegenheit wird vielleicht gleich auch noch der eine oder andere neue Miniaturmond um Pluto entdeckt werden.
 
Missionen
Nach mehrfacher Verzögerung und der einige Jahre zuvor erfolgten Streichung der Pluto-Mission Pluto-Kuiper-Express ist am 19. Januar 2006 mit New Horizons die erste Raumsonde zum Pluto aufgebrochen. Der Start kam gerade noch rechtzeitig genug, um einen Vorbeiflug am Gasriesen Jupiter durchzuführen und dadurch die Reisezeit um rund vier Jahre zu verkürzen. Doch auch so wird die kleine Raumsonde mit der einem Konzertflügel vergleichbaren Ausdehnung bis Mitte 2015 unterwegs sein, bevor sie an Pluto und seinen Monden vorbeifliegen wird. Ein Einschwenken in eine Umlaufbahn um den Zwergplaneten ist mangels dazu notwendiger Treibstoffvorräte nicht möglich, so dass die eigentliche Beobachtungsphase nur einige Tage umfassen wird. Trotzdem wird New Horizons unser Wissen über Pluto natürlich enorm erweitern, ist doch bisher nur äußerst wenig über ihn bekannt.

Nach dem Vorbeiflug an Pluto wird New Horizons - so hoffen zumindest die Missionsplaner - in den darauf folgenden vier bis fünf Jahren noch das eine oder andere Transneptunische Objekt beobachten, bevor dann irgendwann der Kontakt zur Raumsonde abreißen wird.

Fakten
Daten im Überblick
Äquatordurchmesser:2.300 km
Masse:1,5 × 1022 kg
Mittlere Dichte:2,15 g/cm3 (Wasser = 1 g/cm3)
Oberflächentemperatur:ca. -220° C
Rotationsdauer:6,38 Erdentage
Bahndaten
Mittlere Entfernung zur Sonne:5.906 Mio. km (= 38,48 AU)
Umlaufdauer um die Sonne:247,92 Jahre
Bahnneigung ggü. Ekliptik:17,14°
Bahnekzentrik:0,2488
Monde
Anzahl der Monde:5


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