Pluto & Charon

Von Codex Regius

Am 14. Juli 2015 wandelte sich der Pluto für uns von einem Lichtpunkt zu einer Welt. Das Bild vom (Zwerg-)Planeten mit dem strahlend weißen Herzen ging um die Erde und rührte die Menschen an wie kaum eine andere Aufnahme aus dem Weltraum.

Inzwischen wissen wir, woraus das Plutoherz besteht, wenn auch noch nicht, wie es zustande kam. Und die Raumsonde New Horizons hat noch viele andere erstaunliche Landschaften entdeckt auf diesem fernen Himmelskörper, der überraschenderweise so erdähnlich wirkt wie kaum ein anderer im Sonnensystem. Dieses Buch gibt den Erkenntnisstand wieder, den die amerikanische Raumsonde bis zum April 2016 zur Erde übermittelt hat, zeigt die besten Fotos vom Pluto und seinen Monden und beschreibt ihn so, wie wir ihn heute sehen - als fremden Planeten, den kein Science-Fiction-Autor hätte bizarrer ersinnen können.

• Sprache: Deutsch
• Herausgeber: XinXii
• Erscheinungsdatum: 13. Okt. 2016
• ISBN: 9783959262392

Buchvorschau

werden.

Vorwort

In dem vorliegenden Buch ist es den beiden Autoren gelungen, die faszinierenden Ergebnisse des Plutovorbeiflugs der New Horizons in einer für Laien verständlichen Sprache zu schildern, ohne dabei den notwendigen wissenschaftlichen Tiefgang vermissen zu lassen.

Der Pluto wurde 1930 von Clyde Tombaugh entdeckt und war über 60 Jahre lang das einzige bekannte große Objekt im äußeren Sonnensystem, bis in den 1990er Jahren durch verbesserte CCD-Technik über tausend weitere Objekte im so genannten Kuipergürtel aufgespürt wurden. Einige davon kamen in ihrer Größe dem Pluto nahe, und die 2003 fotografierte und 2005 bemerkte Eris drohte sogar, ihm den Platz als größtes Objekt im Kuipergürtel streitig zu machen, was im Sommer 2006 zu einer Neudefinition des Begriffs »Planet« durch die Generalversammlung der Internationalen Astronomischen Union in Prag führte. Der Pluto wird seitdem nicht mehr als Planet bezeichnet. Vom himmelsmechanischen Standpunkt aus mag diese Entscheidung sinnvoll und logisch sein, denn Pluto tut etwas, was ein anständiger Planet nicht machen sollte: Er kreuzt die Bahn eines anderen Planeten. Der große Planet Neptun hat durch seine Schwerkraft den kleinen Pluto und einige hundert neuentdeckte kleinere Himmelskörper - die so genannten Plutinos - auf eine 3:2-Resonanzbahn gebracht, die einen Zusammenstoß mit ihm vermeidet.

Glücklicherweise wurde über die Neudefinition des Begriffs »Planet« erst ein halbes Jahr nach dem Start der Raumsonde New Horizons abgestimmt. Wenn der Pluto damals schon kein Planet mehr gewesen wäre, hätten wohl einige übereifrige US-Senatoren ihren Bau gestoppt, um die eingesparten Gelder dem Rüstungsetat zuzuschlagen (der Raumsonde Dawn ist so etwas tatsächlich für einige Monate passiert). Dann wären uns leider die wunderschönen Nahaufnahmen von dieser faszinierenden Welt am äußersten Rand des Sonnensystems entgangen.

Im Lichte der Erkenntnisse der New Horizons sollte man die Neudefinition noch einmal überdenken. Ich bin mir sicher, dass die Abstimmung anders ausgefallen wäre, wenn man schon damals gewusst hätte, was die New Horizons über den Pluto herausgefunden hat. Die neue Begriffsbestimmung basiert nur auf Himmelsmechanik und berücksichtigt nicht die Eigenheiten Plutos vom Standpunkt des Planetologen. Er zeigt nämlich mehr Merkmale eines Planeten als der doppelt so große innere Planet Merkur: Während der Merkur eine graue Kugel ist, deren Oberfläche hauptsächlich von Einschlägen geprägt wurde, zeigte die New Horizons schon aus der Ferne den Pluto als Himmelskörper mit ausgeprägter eigener Geologie. Dort gibt es vielfältige Geländeformen: Gebirgiges Terrain wechselt ab mit glatten Ebenen aus Stickstoffgletschern, in denen Eisberge aus Wasser schwimmen, die von der aufwallenden Wärme an den Rand von Konvektionszellen getrieben werden; ihre dunklen Gipfel schauen als Inseln heraus.

Im Gegensatz zu dem luftlosen Merkur besitzt der Pluto eine Atmosphäre, die nicht einfach von innen nach außen gleichmäßig dünner wird, sondern im wahrsten Sinne des Wortes vielschichtig ist: Auf den Aufnahmen des Plutorandes kann man mehrere Dunstschichten in verschiedenen Höhen erkennen. Auch Wetter muss es dort geben. Auf dem Weg in die sonnenfernen Bereiche seiner Bahn wird ein Teil der Atmosphäre ausfrieren und sich als Niederschlag auf der Oberfläche ablagern, um beim nächsten Erreichen der Sonnennähe - nach über 200 Jahren - wieder aufzutauen. Und auf einem der Bilder glauben Wissenschaftler sogar einen Wolkenstreif zu erkennen.

Der Pluto besitzt außerdem ein komplexes Satellitensystem mit fünf Monden, deren Umlaufzeiten zueinander in Resonanz stehen und fast ganzzahlige Vielfache der Umlaufperiode des größten Mondes Charon sind. Der Merkur und die Venus dagegen haben keine Monde, unsere Erde nur einen, der Mars zwei kleine und bei den Kleinplaneten sind nur Systeme mit höchstens zwei Monden bekannt.

Auch wenn Pluto wohl nicht wieder in den Planetenstatus erhoben wird, ist unser Sonnensystem mit den übrigen acht Planeten vermutlich noch nicht ganz vollständig. In den letzten Jahren wurden nämlich weit draußen sechs kleinere Himmelskörper entdeckt mit Bahnen, deren Perihel (also dem Punkt, an dem sie der Sonne am nächsten kommen) weit jenseits des Neptuns und des Kuipergürtels liegen. Und ihre Bahnen im Raum liegen auch nahe beieinander, was wahrscheinlich kein Zufall ist. Diese Objekte sind weniger als 1.000 km groß und somit sicher keine richtigen Planeten. Aber sie können nicht dort draußen im leeren Raum entstanden sein. Irgendetwas Größeres muss sie auf ihre sonnenferne Bahn gebracht haben, so wie der Neptun die Plutinos und andere Objekte des Kuipergürtels auf ihre Bahn gebracht hat.

Mike Brown, der mit seiner Entdeckung der fast plutogroßen Eris den Anstoß zur Degradierung Plutos gegeben hat, vermutet dort draußen einen Planeten mit etwa 10 Erdmassen. Damit würde er sicher die neuen Kriterien für »richtige« Planeten erfüllen, und Mike Brown hat ihm schon den vorläufigen Namen Planet Nine verpasst. Anhand der Daten der sechs kleineren sonnenfernsten Himmelskörper lässt sich auch eine ungefähre Bahn dieses noch hypothetischen Planeten bestimmen. Demnach sollte er in 700-facher Erdentfernung und 30-facher Neptunentfernung seine Bahn um die Sonne ziehen und rund 20.000 Jahre für einen Umlauf brauchen. An welchem Punkt seiner Umlaufbahn er aber zur Zeit stehen sollte, lässt sich nicht berechnen.

Dass man diesen Planeten bis jetzt noch nicht entdeckt hat, wäre nicht verwunderlich. Da die Helligkeit eines Himmelskörpers mit der vierten Potenz seiner Entfernung von der Sonne abnimmt, wäre selbst ein Objekt von Neptuns Größe in dieser Entfernung rund eine Million Mal lichtschwächer als dieser. Mike Brown ist aber recht zuversichtlich, dass man seinen Planet Nine mit den immer besser werdenden Himmelsdurchmusterungsprogrammen in den nächsten 5 bis 10 Jahren finden wird. Wenn er erst einmal lokalisiert ist, wird man sicher auch bald eine Raumsonde zu diesem Planeten schicken und die beiden Autoren von Codex Regius warten bestimmt schon darauf, die Ergebnisse dieses Vorbeiflugs als Buch zu veröffentlichen. Falls die NASA die neuesten Pläne einer von Lasern angetriebenen interstellaren Mini-Sonde ernst nimmt, könnte dies sogar noch innerhalb unserer Lebenszeit geschehen.

Wir haben schon lange genug auf den Vorbeiflug am Pluto gewartet.

Aber … das Warten hat sich gelohnt, wie Sie auf den folgenden Seiten sehen können!

Dr. Rainer Riemann

Heidelberg, im Juni 2016

Die wichtigsten Ereignisse in neuneinhalb Jahren Flugzeit 2006 - 19. Januar Start

28. Januar Bahnkorrekturmanöver

30. Januar Bahnkorrekturmanöver

9. März Bahnkorrekturmanöver

7. April Marsbahn gekreuzt

11. - 13. Juni New Horizons beobachtet den Planetoiden 2002 JF56 (später »APL« genannt) 21. September Erste Bilder des Plutos (mit LORRI)

2007 - 28. Februar Vorbeiflug am Jupiter/Schwerkraftschleuder 27. Juni New Horizons‘ erster Eintritt in den Ruhezustand 25. September Bahnkorrekturmanöver

September-November Jährliche Routinekontrolle (Annual Checkout Operation; ACO) 1

2008 - 8. Juni Saturnbahn gekreuzt

Juli-August Jährliche Routinekontrolle (ACO) 2

2009 - Juli-August Jährliche Routinekontrolle (ACO) 3

29. Dezember New Horizons hat die halbe Strecke zum Pluto zurückgelegt 2010 - Mai-Juli Jährliche Routinekontrolle (ACO) 4

30. Juni Bahnkorrekturmanöver

16. Oktober New Horizons hat die halbe Flugzeit zum Pluto zurückgelegt 2011 - 18. März Uranusbahn gekreuzt

Mai-Juli Jährliche Routinekontrolle (ACO) 5

2. Dezember New Horizons kommt dem Pluto näher als jedes andere menschengemachte Objekt 2012 - Mai-Juli Jährliche Routinekontrolle (ACO) 6

2013 - Mai-August Jährliche Routinekontrolle (ACO) 7

2014 - Juni-August Jährliche Routinekontrolle (ACO) 8; Erste visuelle Navigationskontrolle (OpNav 1) 15. Juli Bahnkorrekturmanöver

25. August Neptunbahn gekreuzt

6. Dezember Endgültiges Erwachen aus dem Ruhezustand

2015 - 08. Januar Anflugphase 1 beginnt, Entfernung: 225 Mio. km.

25. Januar Zweite visuelle Navigationskontrolle (OpNav 2) 10. März Bahnkorrekturmanöver

04. April Anflugphase 2 beginnt, Entfernung: 121 Mio. km.

05. April Noch 100 Tage bis zum Vorbeiflug (P-100).

09. April Erste Farbaufnahmen des Plutosystems

Mai-Juni New Horizons löst Pluto besser auf als Hubble 18. Juni Infraroterfassung des Plutosystems beginnt

24. Juni Letzte komplette Erfassung des Plutosystems durch LORRI. Anflugphase 3 beginnt, Entfernung: 26 Mio. km.

13. Juli Beginn des Überflugs - Entfernung: 1,2 Mio. km. Letzte Datenübertragung: »Der Planet mit Herz«

14. Juli Größte Annäherung an den Pluto

15. Juli Empfang der Telemetrie, 0:53 UT. Messdaten ab 09:50 UT. Ende des Überflugs bei 1,2 Mio. km.

17. Juli Erste Pressekonferenz nach dem Überflug

1 Neun Jahre Anflug

Wer hätte gedacht, dass die New Horizons im Anflug auf eine Welt war, die mehr der skurrilen Fantasie eines Pulp-SF-Autors gleicht als den Erwartungen eines seriösen Beobachters? Noch vor Kurzem war lapidar über sie geschrieben worden: »Bis heute existieren kaum verlässliche Daten und detaillierte Bilder des Zwergplaneten Pluto. Er ist einfach zu klein und zu weit entfernt. Noch können die Astronomen daher selbst einen so grundlegenden Wert wie seine Dichte nur schätzen. ... Darüber hinaus aber herrschen eher Rätselraten und Hypothesen, gestützt auf das wenige, was über die Bedingungen im äußeren Sonnensystem bekannt ist. Ist das Innere des Pluto[s] in Schichten differenziert oder gleichförmig? Gibt es möglicherweise sogar flüssiges Wasser unter der Oberfläche, eine Art Ozean wie auf dem Jupitermond Europa? All diese Fragen sind noch offen.« (Podbregar, 2015) Was die Raumsonde stattdessen sah, waren Wadis, die ein Stoff gegraben hat, den wir zu atmen statt zu trinken pflegen - vereiste Seen und ein ganzes Meeresbecken, das so frisch wirkt, als biete es sich zum Schlittschuhlaufen an - Wasser, das die Funktionen übernimmt, die auf unserem eigenen Planeten dem Basalt zukommen - wandernde Berge, die kreuz und quer über die Oberfläche ziehen und sich an Hindernissen aufstauen - Vulkanschlote, die kein heißes Magma ausgestoßen haben, sondern Substanzen, die wir als Kältemittel ausbeuten würden. Und einen blauen Himmel mit Dunstschichten und Wolken, der erdähnlicher anmutet als der des Mars.

Noch war nichts davon zu sehen, als die New Horizons nach neunjährigem Dämmerschlaf die Augen öffnete und wieder auf den Pluto richtete.

Die New Horizons ist auf einer Reise zu einer neuen Klasse von Planeten, die wir nie gesehen haben, an einem Ort, an dem wir nie zuvor gewesen sind. Jahrzehnte lang hielten wir Pluto für diesen komischen kleinen Planetenkörper ganz weit draußen; jetzt wissen wir, dass er in Wahrheit das Tor zu einer ganzen Zone neuer Welten im Kuipergürtel ist, und die New Horizons gibt uns gerade den ersten Eindruck aus der Nähe.

Hal Weaver, Projektwissenschaftler für New Horizons

Am Gartentor (6. Dez. 2014 - 10 März 2015)

Die New Horizons erwacht

Vier Milliarden Kilometer von der Erde entfernt und doch dem Pluto noch doppelt so fern wie die Erde von der Sonne, erwachte die New Horizons endlich aus ihrem Ruhezustand. Seit dem Start am 19. Januar 2006 und ihrem kurzen Vorbeiflug am Jupiter im Februar 2007 hatte sie 1.873 Tage - ungefähr zwei Drittel ihrer Flugzeit - im Kälteschlaf zugebracht.

Science-Fiction-Leser mögen sich hier an Astronauten erinnert fühlen, die in Gefrierschränken liegen, um sie auf einem langen Weltraumflug am Altern zu hindern. Und tatsächlich ist dieser Vergleich nicht ganz unangebracht. Während der 18 Ruhephasen, die sich in den letzten sieben Jahren über Intervalle von 36 bis 202 Tagen erstreckt hatten, war die New Horizons nahezu tot gewesen, die meisten Systeme abgeschaltet. Wie bei den fiktiven Weltraumfahrern konnten auf diese Weise Alterung und Verschleiß der Bauteile in Grenzen gehalten, die Energieversorgung geschont sowie die Gefahr von Systemausfällen verringert werden. Es geschah sowieso nicht viel auf dieser Reise. Der Weg in den Weltraum ist leer, lang und vor allem langweilig.

Die Sonde bezieht ihre Spannungsversorgung aus einer Radionuklidbatterie. Mit all ihren Instrumenten verbraucht sie weniger Energie als zwei 100-Watt-Glühbirnen.

Nur der Flugcomputer an Bord kontrollierte die Funktionsfähigkeit der Systeme und übertrug ein wöchentliches Bereitschaftssignal zur Erde. Vordefinierte Programmsequenzen weckten die New Horizons zwei-oder dreimal im Jahr auf, um wesentliche Systeme zu überprüfen, die Instrumente zu kalibrieren, Messwerte zu sammeln, Funktionen zu erproben, die beim Vorbeiflug gebraucht würden, und Kurskorrekturen vorzunehmen. Danach wurde die Sonde immer wieder in den Ruhezustand zurückgefahren, sofern nicht etwas Aufregendes bevorstand wie die Schwerkraftschleuder am Jupiter, die sie zum schnellsten Flugkörper aller Zeiten machte.

Auf den Tag genau 25 Jahre, nachdem die Voyager 2 am Neptun vorbeigeflogen war, nahm die Kamera LORRI am 10. Juli 2014 dieses Bild des Gasplaneten aus einer Entfernung von 26 AE (ca. 4 Milliarden km) auf. Neptun war zu diesem Zeitpunkt weiter von der New Horizons entfernt als Pluto.

Immer wieder war in dieser Zeit die Frage aufgekommen, womit das Bodenpersonal eigentlich all die Jahre über beschäftigt gehalten worden war. Mission Operations Manager Alice Bowman pflegte daraufhin zu beteuern, sie