Plutos Mond Charon hatte seine eigene, eisige Plattentektonik

Plutos größter Mond, Charon, hatte einen Prozess wie die Plattentektonik der Erde unter seiner Oberfläche, getrieben von einem gefrierenden Eiskern, der sich ausbreitete und die kleine Erdkruste aufriss, sagten Forscher.

Unter Verwendung von Daten der Raumsonde New Horizons, die im Juli 2015 an Pluto und Charon vorbeiflog, untersuchten Ross Beyer und seine Kollegen des Missionsteams Merkmale auf Charons Oberfläche, um zu verstehen, wie sie entstanden. Sie bemerkten Ähnlichkeiten mit dem, was man zu Hause sehen kann: Die Erdgeologie wird von riesigen Krustenplatten angetrieben, die auf einem toffeeartigen Mantel schwimmen und ineinander stürzen. Bestimmte Merkmale auf Charon schienen sich auf die gleiche Weise gebildet zu haben, fanden die Wissenschaftler heraus.

Die Forscher stellten fest, dass es Risse gab, die den auf dem Meeresboden liegenden Zonen oder den Gräben auf der Erde ähnelten. Die Wissenschaftler sahen auch depressive Blöcke der Oberfläche, die von Fehlern umgeben waren, genannt graben, und scarps, wo ein Stück Land sich vertikal relativ zu dem anderen bewegt hatte. [Fliege durch Pluto Moon Charons Giant Canyon in einem spektakulären neuen Video]

Die Forscher fanden jedoch keinen Hinweis auf den Bau von Bergen, ein Prozess auf der Erde, der durch kollidierende tektonische Platten verursacht wurde.

"Was wir sehen, sind all diese Frakturen", sagte Beyer, ein planetarischer Wissenschaftler am NASA Ames Research Center und ein leitender Forscher am SETI Institut, zu ProfoundSpace.org. "Auf der Erde, wo Plattentektonik herrscht, bewegen sich einige Platten auseinander, aber sie müssen an anderen Stellen kollidieren, weil die Erde eine Kugel ist."

Geologische Merkmale wie der Himalaya sind direkte Illustrationen dieser Kollision, die geschieht, weil sich die Erdplatten an einer anderen Stelle wie dem Atlantischen Ozean oder dem Ostafrikanischen Graben auseinander bewegen, sagte er.

Im Gegensatz dazu, "auf Charon sahen wir nur die Dehnungsmerkmale", sagte Beyer. "Als ob das einzige, was wir sehen, Krustenstücke sind, die sich voneinander entfernen."

Die planetarischen Wissenschaftler sagten, sie glaubten, dass Charon einst einen flüssigen Mantel unter einer Kruste aus hauptsächlich Wassereis hatte. Als das Eis erstarrte, dehnte es sich aus, und Charons Kruste musste sich dehnen und reißen, um dieser Ausdehnung Rechnung zu tragen, sagten sie. Das passiert nicht mit Rock wie die Erde; die meiste Zeit wird geschmolzenes Gestein schrumpfen, wenn es fest wird.

"Chemisch gesehen ist Charons Oberfläche sehr mild, hauptsächlich Wasser", sagte Beyer. Daten aus New Horizons und früheren Beobachtungen zeigten Charons mittlere Dichte. Diese Dichte deutet darauf hin, dass es wahrscheinlich einen felsigen Kern hat, oder zumindest, dass eine gewisse Menge an Gestein in der Struktur des kleinen Mondes ist, aber es wäre eine Minderheit der Gesamtmasse.

Beyer stellte fest, dass die aktuellen Modelle Charon darstellen, der sich aus einem Proto-Pluto ergibt, der mit etwas Großem kollidiert und sich effektiv in zwei ungleiche Stücke teilt, von denen eines Charon werden würde. Die anfängliche Kollision hätte etwas Hitze erzeugt, und radioaktive Elemente in Charons Kern hätten noch mehr erzeugt, sagte er. Anfangs würde die Oberfläche, die hauptsächlich aus Wasser mit etwas Ammoniak bestand, gefrieren, aber die Schicht zwischen dem felsigen Kern und der Eiskruste wäre immer noch flüssig, fügte er hinzu.

Amy Barr Mlinar, leitende Wissenschaftlerin am Planetary Science Institute in Tucson, Arizona, sagte ProfoundSpace.org in einer E-Mail, dass Gezeitenkräfte auch dazu beitragen könnten, Charons unterirdischen Ozean flüssig zu halten, obwohl es im Pluto noch keine guten Modelle dafür gibt -Charon-System. Und viel Hitze ist vielleicht nicht notwendig. "Ein bisschen Ammoniak (das auf Charons Oberfläche gefunden wurde, glaube ich) kann den Gefrierpunkt von Wasser erheblich senken", sagte sie. "Dies erlaubt dem Satelliten, einen Ozean zu haben, selbst wenn nicht viel Wärme verfügbar ist - aber Charon sollte aufgrund seines hohen Gesteinsanteils eine ordentliche Menge an Wärme haben."

Unabhängig von der Wärmequelle ist Charon klein und hat eine relativ große Oberfläche. Objekte mit viel Oberfläche strahlen die Wärme schneller ab, was dazu führt, dass der flüssige Mantel wahrscheinlich innerhalb von wenigen Millionen Jahren gefriert. Ein Beweis dafür, dass der Mond früh gefroren ist, ist das Kratergelände; Die Zahl der Krater zeigt, dass es seit mindestens 4 Milliarden Jahren nicht viel geologische Aktivität gegeben hat, so die Studie.

Als Charons Mantel erstarrte, nahm das Volumen des Mondes zu und dehnte die Kruste aus. "Also ist die Lösung wie ein Muffin, der größer wird", sagte Beyer. Dieser Prozess baute das Muster von Graten und Rissen auf, das die Wissenschaftler in den Bildern von New Horizons sahen, sagte er.

Die aktuelle Forschung des Teams wird in einer kommenden Ausgabe der Zeitschrift Icarus erscheinen.