Pluto leeft Alan Stern
Op 14 juli 2015 stuurde de ruimtesonde New Horizons een eerste signaal naar het John Hopkins University Applied Physics Laboratory in Maryland. De sonde bevond zich toen bijna 5 miljard kilometer van ons vandaan, na een gewaagde passage langs Pluto en haar vijf manen. De eerste beelden die in hoge resolutie naar de aarde werden gestuurd lieten zien hoe een verrassend complexe wereld Pluto is. De massale gegevensstroom met meer dan vierhonderd observaties van de zeven wetenschappelijke instrumenten leverde een goudmijn op waardoor onze kennis van het Pluto-systeem op revolutionaire manier veranderde. Toch ging de missie bijna helemaal niet door.
In september 2000 schrapte de NASA de missie vanwege de hoog opgelopen kosten. Door protesten van de wetenschapsgemeenschap en het publiek werd er dan een wedstrijd uitgeschreven voor voorstellen die de doelen van de missie moesten dienen maar slechts de helft van de origineel geschatte kosten mochten bedragen. Eind november 2001 kondigde de NASA aan dat het team ‘New Horizons’ (geleid door de auteur) die wedstrijd had gewonnen. Toch moesten er door het team nog heel wat moeilijkheden worden overwonnen alvorens de New Horizons in 2006 gelanceerd werd.
De meegenomen lading instrumenten bood meer wetenschappelijke vuurkracht voor een eerste passage bij een nieuwe planeet (de meeste planeetwetenschappers blijven Pluto als een volwaardige planeet beschouwen en geen dwergplaneet) dan ooit tevoren. De technologie van 2000 was immers veel krachtiger dan die van 1960-1970 (Voyagers). Zo kon het boordgeheugen meer dan honderd keer zoveel data opslaan als de taperecorders van de Voyagers. Na een vlucht van 9,5 jaar moest het ruimtevaartuig binnen een nauwkeurig tijdvenster van negen minuten en een ruimtelijk venster van 55 bij 95 km bij de planeet aankomen! Tijdens de passage van januari tot juli 2015 moest elke van de zeven wetenschappelijke instrumenten meer dan 400 observaties uitvoeren van Pluto en al haar vijf manen.
Door haar geringe grootte en verre omloopbaan bleef Pluto zelfs met de Hubble Space Telescope grotendeels een onbekende voor de wetenschappers. Men wist wel dat ze een diameter van ongeveer 2200 km had, minstens vijf manen, een ijle atmosfeer, een roodachtig oppervlak dat methaanijs, stikstof en koolmonoxide bevat, tekenen van een polaire ijskap en andere grootschalige oppervlaktestructuren. De planeet moest dan wel interessanter en complexer zijn dan de meeste andere bevroren werelden in ons buitenzonnestelsel. Dat werd dan ook bevestigd door de ontdekkingen van New Horizons. Zo komt de atmosfeer van Pluto tot honderden kilometers boven de planeet uit en vertoont tientallen concentrische nevellagen maar weinig of geen wolken. De atmosferische druk bedraagt aan het oppervlak amper 11 mbar, terwijl de atmosfeer zelf bijna duizend keer minder snel ontsnapt dan verwacht. Omdat de nevels atmosferisch blauw kleuren doet de lucht er opvallend aan die van de aarde denken. De werkelijke diameter bedraagt 2375 km waardoor Pluto de grootste van de kleine planeten van de Kuipergordel wordt en haar lagere dichtheid betekent dat de planeet uit ca. 66% gesteente bestaat. De rest is vooral samengesteld uit bevroren water en modellen gebaseerd op de uitgevoerde metingen leveren ons nu een sterk bewijs dat Pluto, honderden kilometers onder het oppervlak, een oceaan van vloeibaar water verbergt. In tegenstelling tot de verwachtingen lieten een aantal hoge-resolutiebeelden bergen zien die tot wel 4500 meter hoog reikten. De weke stikstoflaag zou dus slechts een dunne laag bovenop een korst van bevroren water vormen. Verder zag men er grote gletsjers, lange breuksystemen van honderden kilometers en chaotisch bergachtig terrein dat ontstaan is door het uiteenvallen van gigantische ijsblokken. Tenslotte merkte men terugwijkende glooiingen van methaan, sneeuwkappen van methaan op sommige bergen en duizenden brede putten tot negen kilometer breed die langs de evenaarsvlakten vermoedelijk gevormd waren door sublimerend stikstofijs. De grootste gletsjer van stikstofijs – Sputnik Planitia – strekt zich uit over een gebied van 800.000 km² en blijkt bovendien geologisch actief te zijn. IJspatronen binnen de gletsjer tonen aan dat er zich onder de structuur een warmtebron bevindt. Ook de veronderstelling dat de planeet vanwege haar relatief kleine omvang al snel na haar ontstaan was afgekoeld en geen nieuwe oppervlak had gevormd bleek fout te zijn. Pluto is vandaag nog geologisch levend, ook al is het nog niet duidelijk welke energiebronnen die activiteit mogelijk maken. Bewijzen van netwerken van drainerende kanalen en een bevroren meer kunnen wijzen op tijden waarin Pluto’s atmosferische druk veel hoger moet zijn geweest, misschien zelfs hoger dan die op Mars vandaag.
Pluto’s verbazingwekkende variatie aan atmosferische en geologische kenmerken verbluft de wetenschapsgemeenschap en de bevindingen suggereren dat kleine planeten in complexiteit met de aarde en Mars kunnen wedijveren. In het artikel wordt nog uitgebreid verslag gebracht over de vijf manen van Pluto: Charon (half zo groot als Pluto zelf), Styx, Nix, Kerberos en Hydra *. Intussen zal de New Horizons tot midden 2021 verder kleine hemellichamen in de Kuipergordel verkennen. Omdat de ruimtesonde ‘gezond’ is en voldoende energie heeft om tot midden de jaren 2030 of langer met de aarde te communiceren, hopen de wetenschappers dat de NASA de missie nog verder verlengt. Ze hopen zelfs dat het sensationele succes van de missie aanleiding kan geven tot een nieuwe exploratie om de diversiteit van meer hemellichamen in de Kuipergordel te bestuderen.
Bron: EOS januari 2018 – ‘Pluto leeft’ door Alan Stern – p.16-23
* De namen van Pluto en haar manen verwijzen naar de onderwereld uit de oud-Griekse mythologie