Gravity Assist Podcast: Pluto mit Alan Stern

Der Gravity Assist Podcast wird vom NASA-Direktor für Planetarische Wissenschaft Jim Green geleitet, der jede Woche mit einigen der größten planetaren Wissenschaftler des Planeten spricht und dabei eine Führung durch das Sonnensystem und darüber hinaus gibt. Diese Woche hat er sich dem New Horizons Principal Investigator Alan Stern vom Southwest Research Institute angeschlossen, um darüber zu plaudern, was der Pluto am Juli 2015 über diese mysteriöse und vielfältige Welt enthüllt hat, die einen herzförmigen Gletscher von der Größe von Texas hat und Oklahoma, blauer Himmel, sich drehende Monde, Berge so hoch wie die Rocky Mountains und roter Schnee!

Sie können hier den vollständigen Podcast anhören oder das unten stehende Protokoll lesen.

Jim Green: Vor ein paar Jahren wussten wir praktisch nichts über Pluto, aber im Juli 2015 änderte New Horizons alles, als es an dem Zwergplaneten vorbeiflog. Was waren die größten Überraschungen, Alan? [Schweben über Pluto und Charon in schillernden New Horizons Videos]

Alan Stern: Ich denke, meine zwei größten Überraschungen waren zuerst, wie unglaublich Pluto sich entpuppte - wie viele verschiedene Features auf der Oberfläche und sogar in der Atmosphäre waren. Es war für jeden etwas dabei. Und das zweite erstaunliche Ergebnis war, wie viele Mitglieder der Öffentlichkeit wirklich daran teilnehmen wollten und nur ein Teil dieser Erkundung sein wollten. Wir haben erwartet, dass es eine große Antwort sein würde, aber es war viel größer als wir dachten. Ich würde sagen, für mindestens ein Jahr danach gab es diese völlig beispiellose öffentliche Reaktion, die unsere Teammitglieder erhielten, wenn sie hingingen; Wir erhielten Anfragen für buchstäblich Hunderte von öffentlichen Präsentationen. Wir konnten einfach nicht alles erfüllen.

Jim Green: Ich denke, dass einiges davon noch immer vor sich geht. Als ich gerade letzte Woche in Japan war, ging ich in eine Mädchenschule und sie wollten etwas über Pluto wissen. Es ist einfach absolut international.

Was mich wirklich schockierte, war die Herzfunktion, aber auch der Zusammenhang darum. Pluto ist ein Körper, der kleiner ist als der Mond, und doch sah er nicht wie unser Mond aus.

Alan Stern: Pluto hat seine eigene Persönlichkeit, und das Herz ist wahrscheinlich einer der größten Teile davon. Wir benannten das Herz Tombaugh Regio nach dem Entdecker von Pluto, Clyde Tombaugh. Als wir weit weg waren, 100 Millionen Meilen entfernt - von der Sonne bis zur Erde - und unsere Kameras auf Pluto in der Ferne ausübten, konnten wir jedes Mal, wenn dieser Teil in Sicht kam, dieses helle, massive Element auf der Oberfläche sehen. Als wir näher und näher kamen, fing es an, diese Herzform anzunehmen, und wir entschieden uns, damit zu rennen und es Plutos Herz zu nennen. Und es sieht wirklich wie ein Herz aus, aber es ist wirklich ein massiver Gletscher aus Stickstoff-Eis, der eine Million Quadratkilometer groß ist. Es ist die Größe von Texas und Oklahoma kombiniert. Und der Gletscher fließt. Wir sehen Orte, wo es Lawinen gibt und wo es gegen die Berge und Subducts unter ihnen stößt, und wir sehen, wo es umkippt. Es gibt keinen einzigen Krater, den wir dort finden können, was bedeutet, dass dieses riesige Stück Immobilien gestern geologisch entstanden ist. Es ist wunderbar.

Jim GreenDie andere Sache, die ich am Herzen wirklich mochte, ist, dass es eine Planitia ist. Das bedeutet, es ist ein niedriger Bereich. Das hat Sie zu einigen wirklich schönen Ideen geführt, wie das zustande kam.

Alan Stern: Die ganze Planitia ist umgeben von hohen Bergen, die vier oder fünf Kilometer hoch sind, so groß wie die Rocky Mountains. Es sieht so aus, als wären sie in einem gigantischen Aufprall auf die Oberfläche von Pluto emporgehoben worden, der ein großes Becken gebildet hat, das, wie gesagt, ungefähr eine Million Quadratkilometer, das sind 1.000 Kilometer in jede Richtung, und dieses große Loch ausgrub . Und dann wurde dieses Loch eine kalte Falle für Schnee. Hauptsächlich besteht die Atmosphäre aus Stickstoff, also schneit es am meisten. Es ist im Laufe der Zeit gefüllt, genau wie Sie eine Badewanne füllen würden. Unsere mathematischen Modelle zeigen, dass, während Pluto um seine Umlaufbahn geht, und dann, da es diese längeren jahreszeitlichen Zyklen hat, die Menge an Stickstoff im Becken tausende Male über Milliarden von Jahren hin und her fließen kann, wo der Meeresspiegel liegt Sie werden vom gefrorenen Stickstoff um Tausende von Fuß steigen und fallen können.

Jim Green: Liegt das an seiner Interaktion mit der Atmosphäre?

Alan Stern: Ja. Wenn sich die Menge des Sonnenlichtes auf Plutos Oberfläche entweder in seiner elliptischen Umlaufbahn ändert oder wie sein Pol im Laufe der Zeit gekippt wird, je nachdem, wie das variiert, erhält man mehr oder weniger Wärme in das Becken. Das kann Kondensation entweder dazu bringen, hineinzufließen und sie aufzufüllen, oder was Sublimation genannt wird, was eine Art Verdampfungsprozess ist, der [es entleeren] kann.

Jim Green: Der atmosphärische Nebel auf Pluto war wirklich fantastisch und es ist wirklich sehr strukturiert. Es hat mich auch einfach umgehauen, dass so ein kleiner Körper eine so schöne Atmosphäre mit sich bringt.

Alan Stern: Wir haben diesen Dunst jahrzehntelang erwartet. Es gab Hinweise darauf in bodengestützten Daten, und Sie betrachten Künstlervorstellungen von Pluto und sie zeigen oft eine tiefliegende Art von Dunstschicht auf der Oberfläche, aber was wir fanden, war eine hochfliegende Struktur mit Dutzenden von Schichten strecke eine halbe Million Fuß (150 Kilometer) in Plutos Himmel. Als wir Farbfotos davon machten [wir sahen das] ist es blau. Es gibt nicht viele Orte mit blauem Himmel. Die Erde ist einer von ihnen; Pluto ist ein anderer. das, zusammen mit der Struktur und all den feinen Schichten im Dunst, hat uns wirklich überrascht.

Jim Green: Ich denke, das blaue Licht wird hinterleuchtet, aber was in der Atmosphäre passiert, ist eine chemische Reaktion, die als Folge der Wechselwirkung mit dem Sonnenwind, aber auch mit ultraviolettem Licht (von der Sonne) und komplexen Kohlenstoffmolekülen abläuft kommen zusammen und schaffen, was die Tholine genannt werden. Das ist mein Verständnis von dem, was passiert, und diese sind rot.

Alan Stern: Ja, das ist genau richtig. Und das ist es, was wahrscheinlich auf der Oberfläche von Pluto versickert und die Oberfläche rot werden lässt. Die Atmosphäre der Erde [Himmel] ist blau, aber die Luft ist nicht blau.Es ist so, dass die streuenden Eigenschaften der [atmosphärischen] Moleküle blaues Licht effizienter streuen als rotes Licht durch einen Rayleigh-Streuungsprozess, den Lord Rayleigh vor fast 200 Jahren als früher atmosphärischer Wissenschaftler und Physiker herausgefunden hat. So geht das Rot durch, und das Blau wird umher gestreut. Es ist, was die Farbe der Atmosphäre malt, wenn Sie wollen, obwohl die Luft selbst, die eigentlichen Moleküle, farblos ist. Das gleiche gilt für ein Gewässer. Die gleiche Art von Prozess macht das Meer blau oder ein Schwimmbad blau. Aber bei Pluto ist das anders. Es sind die feinen Schwebeteilchen [in der Atmosphäre], die, obwohl sie rot sind, die Art und Weise sind, wie sie mit Sonnenlicht durch einen anderen Prozess interagieren, der Mie-Streuung genannt wird, der die blaue Farbe erzeugt. [Anmerkung des Herausgebers: Mie-Streuung findet statt, wenn die Teilchen, die die Streuung durchführen, groß sind als die Wellenlänge des Lichts. Auf der Erde kann Mie-Streuung durch Wassertröpfchen oder Rauch- oder Staubpartikel verursacht werden.] Es ist in erster Linie ein vorwärts streuender Effekt, also sieht man es von der anderen Seite des Pluto zurückblicken, wenn Sonnenlicht durch die Atmosphäre strömt. Aber wenn Sie ein Astronaut wären und Sie dort wären, würde es buchstäblich blau erscheinen, genau wie die Erdatmosphäre.

Jim Green: Was ich auch wirklich mag, ist an manchen Stellen auf Pluto, es schneit rot [als Folge dieser feinen Schwebeteilchen].

Alan Stern: Es ist roter Schnee. Ja, das ist ein Science-Fiction-Planet für dich.

Jim Green: Sie hatten eine Weile daran gedacht, zu Pluto zu gehen, und Sie waren, ich muss zugeben, die treibende Kraft, die das wirklich ermöglichte.

Alan Stern: Nun, viele Leute haben daran gearbeitet.

Jim Green: Nun, ich weiß, aber ich weiß nicht, dass wir ohne dich da wären. Ich bin mir sicher, du würdest sagen, dass es das alles wert ist, aber es kostet einiges, denn es erfordert eine enorme Menge an Energie und eine enorme Konzentration an Konzentration.

Alan Stern: Es tut, und das hat unsere Familien belastet. Ich denke, für viele von uns haben wir uns für Nächte und Wochenenden angemeldet, und lange Stunden und viel Reisen. Für deine Kinder und Partner und Ehepartner und Verwandten bist du sehr abwesend, aber ich denke, es hat sich gelohnt und ich würde es nicht tauschen. Ich würde es in einer Minute wieder tun. Ich denke, wir haben wirklich etwas Gutes für die Wissenschaft getan, und wir haben etwas Gutes für die Erforschung getan, und wir haben viele Menschen inspiriert. Und du kannst nicht anders, als stolz darauf zu sein.

Jim Green: Wir haben unsere dekadischen Umfragen von der National Academy of Sciences durchgeführt, in Bezug darauf, was die nächsten Schritte in den verschiedenen Wissenschaften sein sollen, und man muss darüber nachdenken, zu Pluto und Charon zurückzukehren. Was denkst du darüber? Wie können wir das schaffen?

Alan Stern: Ich denke, wir wissen es aus technologischer Sicht, und es gibt Studien am Southwest Research Institute, wo ich arbeite, die von internen Forschungsfonds finanziert werden, um einen Vorsprung zu bekommen, sowie im Goddard Space Flight Center, bei NIAC und einigen anderen Orten. Es ist klar, dass wir die Technologie haben, einen Orbiter um Pluto zu legen und ihn sogar so schnell oder vielleicht sogar schneller mit dem SLS (Space Launch System) zu fliegen als mit New Horizons [das wir im Januar 2006 gestartet haben] erreichte Pluto im Juli 2015]. Das Interessante ist, dass wir aus diesen Studien gelernt haben, dass der große Satellit Charon bei Pluto die gleiche Rolle spielen kann wie Titan für Cassini. Es ist Ihr Motorboot, mit dem Sie das System durch Schwerkraft-Assists erkunden können, so dass Sie alle kleinen Satelliten besuchen und in den Plasma-Schwanz gehen, mit einem Massenspektrometer in die Atmosphäre tauchen und all diese Dinge praktisch kostenlos tun können weil Charon Ihnen die Schwerkraft gibt, die nach der Gravitationsunterstützung nach der Schwerkraft hilft.

Jim Green: Ich mag dieses Konzept schon sehr. Aber Charon ist auch ziemlich spektakulär. Es ist sehr verschieden von Pluto in Bezug auf seine Farbe und eine Vielzahl von Funktionen. Was hast du darüber gedacht, als du es gesehen hast?

Alan Stern: Nun, wir wussten, dass die beiden anders sein würden. Von allen bodengestützten Daten konnten wir sehen, dass Pluto mehr Persönlichkeit hatte, wenn man so will, dass es hellere Farben und eine reflektierendere Oberfläche und viel mehr verschiedene helle und dunkle Bereiche [die sichtbar waren] hatte, als es rotierte. Aber Charon hat seine eigene Persönlichkeit, und es hat einige wirklich einzigartige Eigenschaften, die wir nirgendwo anders im Sonnensystem sehen. Dieser riesige Canyon über den Äquator, der sich über mehr als 1000 Meilen erstreckt, ist wahrscheinlich das Ergebnis des Einfrierens eines inneren Ozeans, früh nach seiner Entstehung, als es von einer heißen Innenflüssigkeit zu einem festen, abgekühlten Inneren überging. Und es hat diese gewaltige rote Polkappe, wie etwas, das sich jemand ausgedacht hat, und nicht etwas, was wirklich passieren würde. Es stellt sich heraus, dass die Polarkappe aus Pluto besteht, die durch den Raum zwischen ihnen fließt und an Charons Oberfläche an den Polen kältest, wo es am kältesten ist und rot wird, aus dem gleichen Grund, weil diese Tholine auf der Oberfläche von Pluto rot sind. Also muss Charon uns auch viel beibringen.

Jim Green: Zusätzlich zu Charon hat Pluto noch ein paar andere Monde, und sie drehen sich, und sie sind nicht alle verriegelt, was auch eine ziemliche Überraschung war. Was ist das alles über?

Alan Stern: Nun, wenn ich wüsste, würde ich ausgehen und eine Zeitung schreiben. Wir verstehen das Problem und sobald Sie zugeben, dass es ein Problem gibt, können Sie damit anfangen.Wir erwarteten, dass die kleinen Satelliten sich wie normale Satelliten eines riesigen Planeten drehen würden, aber es sieht aus wie das Pluto-Charon-Binärsystem, da es ein Binärsystem ist und so ungewöhnlich ist, dass es ein klumpiges Gravitationsfeld hat hat zwei Massen dort, schafft diese Tritte und Unebenheiten wie die kleinen Satelliten, die gegen die Gezeitenkräfte arbeiten, die ihre Rotationsperioden feucht halten würden. Stattdessen erregt es sie. Es gibt ihnen Tritte. Nimm [Plutos Mond] Hydra. Es ist am weitesten draußen und taumelt fast jedes Mal, wenn es einmal um Pluto rollt. Es ist wie ein Fußball. Es taumelt und stolpert und stolpert alle 10 Stunden.

Jim Green: Als ich zum ersten Mal sah, dass ich gut darüber nachgedacht habe, musste dies die Folge einer Art von kürzlichen Auswirkungen sein, die das getan haben und es ist nicht ganz gebremst. Aber dann, als viele der anderen Monde auch diese nicht geteilte Position nicht zeigten [Anmerkung des Herausgebers: Gezeitenverriegelung ist, wenn eine Drehperiode eines Gegenstands und ein Orbitalzeitraum zusammen verriegelt sind, so dass sie die gleiche Länge der Zeit dauern, die resultiert Sie zeigen das gleiche Gesicht wie der Mond auf der Erde, dann haben Sie Recht: etwas anderes muss das erklären.

Alan Stern: Viele Leute dachten, was du gerade gesagt hast, dass es Beweise für einen kürzlichen Einschlag sein muss, und doch, wie du sagst, weil alle vier [kleinen Monde von Pluto] es tun, bedeutet das, dass das zu unwahrscheinlich ist. Aber auch einige Leute dachten, dass sich vielleicht das System [der kleinen Monde] gerade gebildet hat. Aber als unsere Kraterzähler die Oberflächenalter bestimmen - je mehr Krater auf der Oberfläche sind, je länger sie im Regen der Impaktoren sind -, dann werden sie für die kleinen Satelliten, die genauso alt sind, Milliarden Jahre alt wie Charon, was bedeutete, dass sie alle zusammen und vor sehr, sehr langer Zeit entstanden sind. Und etwas anderes macht diese ungewöhnlichen Drehzahlen.

Jim Green: Der andere Teil dazu ist, dass es nicht aussieht, als ob irgendwelche Trümmer herumliegen. Wenn es also einen kürzlichen Einschlag gegeben hat, wo sind dann die Trümmer geblieben?

Alan Stern: Genau. Das System ist sauber wie eine Pfeife.

Jim Green: Eines der Dinge, die ich immer gerne mit meinen Gästen mache, ist, darüber zu reden, wie sie in ihr Feld gekommen sind, wie sie sich wirklich darüber aufgeregt haben, was sie tun und was sie antreiben. Also, Alan, was hat dir deine Schwerkraft geholfen?

Alan SternEnglisch: www.mjfriendship.de/en/index.php?op...20&Itemid=32: Meine Güte, es gibt wahrscheinlich eine Menge, aber eines, das mir sofort in den Sinn kommt, ist mein Vater, der nicht im Weltraumgeschäft war, nicht im Wissenschaftsgeschäft, er war im Verkauf und Management, und eines Tages kam er von einem Eine Dienstreise mit seinem kleinen tragbaren Diktiergerät, und er sagte: "Rate, mit wem ich in diesem Flugzeug saß - der Apollo-Astronaut Wally Schirra. Und er hat eine Nachricht für dich hinterlassen." Und dann spielte mein Vater diese [Aufnahme], und da war Wally Schirra, die ziemlich genau sagte: "Hey, Alan, ich verstehe, dass du in Dallas lebst und dich für Wissenschaft interessierst, und du lernst hart und weißt, dass du alles tun kannst Du kannst ein Astronaut sein, so wie ich bin, oder ein Wissenschaftler oder ein Ingenieur sein, woran auch immer du arbeiten willst. Hol sie dir. Ich hoffe, ich werde dich eines Tages treffen. " Und wow, für ein 9 oder 10 Jahre altes Kind, Junge war das eine Schwerkrafthilfe.

Jim Green: Bist du jemals zurückgekommen und hast Wally getroffen?

Alan Stern: Ich habe ihn nie getroffen. Ich habe eine ganze Reihe von Apollo-Astronauten getroffen, und ich weiß nicht, ob das Band noch funktioniert, aber ich weiß, dass wir immer noch diesen kleinen Handrekorder haben. Ich würde meinen Vater nicht wegwerfen lassen. Ich bin mir sicher, dass es irgendwo auf dem Dachboden meiner Eltern ist.

Jim Green: New Horizons ist nun an Pluto vorbei und macht sich auf den Weg in den Kuipergürtel. Was kommt als nächstes?

Alan SternNun, das bestgehütete Geheimnis von New Horizons ist, dass wir die Teleskope an Bord als Observatorium tatsächlich im Kuipergürtel verwenden. Wir weckten das Raumschiff im September auf und bis Ende des Jahres beobachten wir kleine Planeten und sogar kleinere Objekte im Kuipergürtel auf unserer Flugbahn (Anmerkung des Herausgebers: Das Raumschiff ist jetzt bis zum 4. Juni 2018 in den Winterschlaf zurückgekehrt). Und dann, Ende 2018, werden wir unseren nächsten Vorbeiflug, eine Milliarde Meilen hinter Pluto, an einem der Bausteine ​​dieser Planeten wie Pluto niederdrücken. Es ist ein Objekt, das noch keinen Namen hat, nur ein Nummernschild, 2014 MU69. Es ist wahrscheinlich das ursprünglichste Relikt der Entstehung des Sonnensystems, das jemals erforscht wurde. Es war draußen - 400 Grad tiefgefroren für vier Milliarden Jahre, und so etwas waren wir noch nie zuvor. Wir wissen nicht recht, was uns erwartet. Es ist ein bisschen wie Pluto in dieser Hinsicht. Ich bin sicher, wir werden einige Überraschungen sehen. Das alles passiert in den Ferien im Jahr 2018, so dass Sie Ihre Weihnachten im Kuipergürtel und Ihr Silvester mit der NASA verbringen können. Der Vorbeiflug ist eigentlich an Silvester und Neujahr 2019. Und New Horizons ist in spektakulärer, gesunder Form und bereit, im Ring für die nächste Runde zurückzukehren.