Wie Dünen auf Pluto entstehen

Als die US-amerikanische Raumsonde New Horizons im Juli 2015 erstmals Nahaufnahmen des Zwergplaneten Pluto zur Erde funkte, waren die Forscher überrascht. Die Bilder zeigten einen vielfältigen und aktiven Himmelskörper, der offenbar noch heute geologischen und klimatischen Veränderungen unterworfen ist. Auf der Oberfläche erspähten die Wissenschaftler damals auch große Dünenfelder, deren Ursprung zunächst unklar war. Im Fachblatt „Science“ löst ein internationales Forscherteam nun das Rätsel: Die Dünen bestehen offenbar aus winzigen Partikeln aus gefrorenem Methan, angehäuft von den schwachen Winden in Plutos dünner Atmosphäre.

„Wir wussten bereits vor New Horizons, dass jeder Himmelskörper im Sonnensystem mit einer Atmosphäre und einer festen Oberfläche auch Dünen besitzt“, erklärt Matt Telfer von der University of Plymouth in Großbritannien. „Aber wir wussten nicht, was wir bei Pluto erwarten sollten. Wie sich zeigte, bilden sich Dünen selbst in einer so dünnen Atmosphäre und bei Temperaturen um minus 230 Grad Celsius. Wir mussten hart arbeiten, um zu erklären, woher die nötigen Sedimente stammen und wie sie transportiert werden.“ Einen Hinweis gab die Lage der Dünenfelder am Rand der Eisebene „Sputnik Planitia“ nahe einer Gebirgsregion. Zudem verlaufen die Dünen senkrecht zu Erosionsstrukturen, die der Wind auf Pluto verursachte. Mithilfe von Computermodellen gelang es Telfer und seinen Kollegen schließlich, den Entstehungsprozess der Dünen zu simulieren.

Demnach führt die Sublimation von Stickstoff – also der direkte Übergang vom festen in den gasförmigen Zustand – dazu, dass kleine Eispartikel aus Methan freigesetzt werden. Schwache Winde wehen diese Eispartikel dann mit Geschwindigkeiten von 30 bis 40 Kilometer pro Stunde in die Ebene, wo sie sich ablagern. Anhand der typischen Wellenlänge der Dünen, die zwischen 400 und 1000 Metern liegt, ermittelten die Wissenschaftler die Größe der Eispartikel: Sie messen 200 bis 300 Mikrometer. Da die Dünen keinerlei Spuren von anderen tektonischen oder klimatischen Prozessen zeigen, können sie nach Ansicht von Telfer und seinen Kollegen nicht älter als 500 000 Jahre sein.