Hat Pluto die Zutaten f├╝r das Leben?

Pluto wurde lange Zeit als eine ferne, kalte und größtenteils tote Welt betrachtet, aber das erste Raumschiff, das letztes Jahr an ihm vorbeizog, enthüllte viele Überraschungen über diesen fernen Zwergplaneten.

Die Daten aus dem Vorbeiflug von New Horizons wurden im Oktober auf die Erde heruntergeladen, und obwohl es viele Jahre dauern wird, bis Wissenschaftler ihr Inventar vervollständigen und die Ergebnisse modellieren, bieten frühe Studien faszinierende Hinweise auf ihre komplexe Chemie, vielleicht sogar eine Form vorbiologischer Prozesse unter Plutos Oberfläche. Komplexe Schichten organischen Dunstes; Wassereisberge aus einem unbekannten geologischen Prozess; mögliche organische Stoffe auf der Oberfläche; und ein flüssiger Wasserozean darunter - all diese Merkmale weisen auf eine Welt mit viel mehr Lebendigkeit hin, als Wissenschaftler seit langem vermuten.

"Die Verbindung mit Astrobiologie ist unmittelbar - es ist direkt vor Ihrem Gesicht. Sie sehen organische Materialien, Wasser und Energie", sagte Michael Summers, ein planetarischer Wissenschaftler des New Horizons-Teams, das sich auf die Struktur und Entwicklung von Planetenatmosphären spezialisiert hat.

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Summers ist Co-Autor von zwei Forschungsarbeiten zu diesem Thema, mit dem ersten, "Die Photochemie von Plutos Atmosphäre wie von neuen Horizonten beleuchtet", veröffentlicht in der Zeitschrift Icarus im September. Das zweite Papier, "Einschränkungen der mikrophysikalischen Probleme von Plutos photochemischem Haze aus New Horizons Beobachtungen" ist im selben Journal in Druck.

Klebriger Dunst

Als er sich die Bilder von Pluto ansah, erinnerte er sich an eine Welt, die er seit Jahrzehnten an der George Mason University studiert hat. Titan, ein eisiger orangefarbener Mond des Saturns, ist der einzige Mond im Sonnensystem mit einer substanziellen Atmosphäre und einem flüssigen (Methan) Wasserkreislauf. Es hat Kohlenwasserstoffchemie, einschließlich Ethan und Methan Seen, die Verbindungen haben, die Vorläufer für die Chemie sein können, die für das Leben erforderlich ist.

Im Gegensatz zu Titan ist die Atmosphäre von Pluto dünn und spärlich, und der Dunst reicht mindestens 200 Kilometer über die Oberfläche, mindestens zehnmal höher als von den Wissenschaftlern erwartet. Aber über 30 km (19 Meilen) zeigt Pluto ein ähnliches Paradox zu Titan mit Kondensation, die in einer Region stattfindet, die zu warm ist, um Trübungspartikel zu bilden.

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Die NASA-Raumsonde Cassini sah die gleiche Kuriosität in den höchsten Bereichen der Titan-Atmosphäre (der Ionosphäre) bei etwa 500 bis 600 Kilometern über der Oberfläche (etwa 310 oder 370 Meilen). Durch Modellierung stellten Wissenschaftler fest, dass die Kondensation teilweise das Ergebnis der Photochemie von Titan ist, wobei ultraviolettes Sonnenlicht Methan abbaut und die Bildung von Kohlenwasserstoffen auslöst.

"Diese Dunstbildung wird in der Ionosphäre ausgelöst, in der sich elektrisch geladene Teilchen (Elektronen und Ionen) befinden", so Summers. "Die Elektronen lagern sich an den Kohlenwasserstoffen an und lassen sie zusammenkleben. Sie werden sehr stabil, und wenn sie durch die Atmosphäre fallen, wachsen sie durch andere Partikel, die an ihnen kleben. Je größer sie sind, desto schneller fallen sie. Auf Titan, während du gehst In der Atmosphäre werden die Dunstpartikel zahlreicher und viel größer als auf Pluto. "

Im Nachhinein sagte Summers, dass es nicht allzu überraschend gewesen sein sollte, dass Pluto wahrscheinlich den gleichen Prozess hat. Wie Titan hat es eine Stickstoffatmosphäre mit Methan als Nebenbestandteil. Der Hauptunterschied ist jedoch, dass Plutos Atmosphäre nur 10 Millibar an der Oberfläche ist, verglichen mit Titans 1,5 Bar. (Ein Balken ist eine metrische Druckeinheit, wobei 1 bar 10.000 Pascal entspricht oder etwas weniger als der durchschnittliche atmosphärische Druck auf der Erde auf Meereshöhe). Die atmosphärische Druckdifferenz der beiden Körper beeinflusst auch die Form der Trübungspartikel Titan-Teilchen brauchen viel länger, um an die Oberfläche zu fallen und schließlich kugelförmig zu werden, während Plutos Trübungsteilchen schneller fallen und zu Fraktalen wachsen.

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Komplexe Moleküle

Mit der möglichen Produktion von Kohlenwasserstoffen und Nitrilen (ein weiteres organisches Molekül) auf Pluto könnten noch interessantere Vorchemien für das Leben stattfinden, sagte Summers. "Sie können mit dem Aufbau komplexer vorbiotischer Moleküle beginnen", sagte er. Ein Beispiel ist Cyanwasserstoff, möglicherweise ein Schlüsselmolekül, das zur präbiotischen Chemie führt.

Auf Titan finden sich auch Tholine, komplexe organische Verbindungen, die entstehen, wenn das ultraviolette Licht der Sonne auf die Trübungsteilchen trifft. Es ist selten auf der Erde, aber häufig auf Titan und hat möglicherweise zu seiner orange Farbe beigetragen. Es gibt auch einen rötlichen Farbton auf Teilen von Plutos Oberfläche, die von einer Schicht von Tholinen stammen könnten, sagte Summers.

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Seine schnelle Berechnung schätzt, dass diese Tholine 10 bis 30 Meter dick sein könnten und mehr organisches Material pro Quadratmeter liefern als ein Wald auf der Erde. Dieses Material kann auch seine chemische Zusammensetzung verändern, wenn kosmische Strahlen (hochenergetische Strahlungsteilchen) auf die Oberfläche auftreffen.

Interessanterweise wurde rötliches Material auch in der Nähe von Plutos Eisvulkanen oder Calderas entdeckt. Es ist möglich, dass der Zwergplanet einen unterirdischen Ozean hat, ähnlich dem, der auf Titan, Saturns Enceladus und Jupiters Europa vermutet wird. Diese Monde haben jedoch eine Gezeitenenergiequelle, die durch das Umkreisen ihrer riesigen Zentralplaneten und durch die Gravitation mit anderen Monden erzeugt wird. Pluto ist solcher Heizung beraubt, aber es ist möglich, dass Radioaktivität in seinem Inneren die innere Flüssigkeit behalten könnte, sagte Summers.

"Dies sind die Dinge, die Sie für das Leben brauchen: organische Stoffe, Rohmaterial und Energie", sagte Summers.

Pluto ist zwar lebenslustig, sagt Summers, aber er freut sich darauf, mehr zu modellieren."Ich habe Pluto mein ganzes Leben lang studiert und nie erwartet, darüber zu reden, dass diese Dinge da sind."