[ziesell]

Eris und Makemake: Geothermische Aktivität im Inneren eisiger Zwergplaneten

Auf den Zwergplaneten Eris und Makemake wurde Methan entdeckt. Die vom Weltraumteleskop James Webb entschlüsselte Zusammensetzung deutet auf geothermische Aktivitäten hin.



Unter der Leitung des Southwest Research Institutes (SwRI) hat eine Forschungsgruppe Hinweise auf hydrothermale oder metamorphe Aktivitäten auf den eisigen Zwergplaneten Eris und Makemake entdeckt. Diese befinden sich im Kuiper-Gürtel, einer ringförmige, relativ flache Region außerhalb der Neptunbahn.

Die Gruppe hat Methan auf der Oberfläche der Zwergplaneten entdeckt. Dieses ist ein Anzeichen für eine warme oder sogar heiße Geochemie in den Gesteinskernen der beiden Himmelskörper. Zudem unterscheidet sich die Signatur des Methans auf Eris und Makemake deutlich von denen eines Kometen.

Die Zwergplaneten Eris und Makemake

Nach Pluto ist (136199) Eris der zweitgrößte bekannte Zwergplanet in unserem Sonnensystem. Von den bisher fünf identifizierten Zwergplaneten ist er zudem der massereichste. Sein Durchmesser beträgt etwa 2.330 Kilometer.

Für eine Umrundung der Sonne benötigt Eris ungefähr 560 Jahre. Das liegt an seiner stark exzentrischen Umlaufbahn, die 5,7 Milliarden bis 14,6 Milliarden Kilometer (oder 38,2 bis 97,3 Astronomische Einheiten) groß ist. Mit einer mittleren Temperatur von ?230,65 Grad Celsius ist Eris eine kalte Welt, die jedoch einen Mond namens Dysnomia besitzt.

(136472) Makemake gehört wie Eris zur Unterklasse der Plutoiden. Sein Durchmesser beträgt etwa 1.500 Kilometer am Äquator und 1.430 Kilometer an den Polen. Wobei es unterschiedliche Angaben zu seiner Größe gibt. Auf seiner elliptischen Umlaufbahn von 5,7 Milliarden bis 7,9 Milliarden Kilometern (38,4 bis 52,8 AE) braucht Makemake etwa 309 Jahre und einen Monat, um die Sonne einmal zu umrunden. Und auch dieser Zwergplanet besitzt einen Mond.

Beide Körper erstanden vermutlich vor 4,5 Milliarden Jahren, also früh in der Geschichte unseres Sonnensystems. Weit entfernt von der Hitze unserer Sonne hielt man die Kuiper-Gürtel-Objekte (KBO; Kuiper Belt objects) für kalt und tot.

Eris und Makemake: Keine uralten Oberflächen

Das Forschungsteam ging ursprünglich davon aus, dass diese Zwergplaneten eine uralte Oberfläche besitzen. Diese sollte aus Materialien aus dem ursprünglichen Sonnennebel bestehen, da ihre kalten Oberflächen flüchtige Stoffe wie Methan bewahren können. Durch die Beobachtungen mit dem Weltraumteleskop James Webb fand das Team jedoch Isotopenmoleküle (Moleküle, die Atome mit einer unterschiedlichen Anzahl von Neutronen enthalten) auf den Oberflächen von Eris und Makemake.

Die Forschungsgruppe hat die Zusammensetzung der Zwergplanetenoberflächen gemessen, insbesondere das Verhältnis von Deuterium (schwerer Wasserstoff, D) zu Wasserstoff (H) in Methan. Das D/H-Verhältnis eines Planetenkörpers gibt Aufschluss über den Ursprung, die geologische Geschichte und die Bildungswege von wasserstoffhaltigen Verbindungen. Die Fachwelt geht davon aus, dass Deuterium im Urknall entstand – und Wasserstoff ist der am häufigsten vorkommende Kern im Universum.

Die Analyse spricht gegen ein ursprüngliches oder primordiales Methan auf der alten Oberfläche. Dafür müsste das D/H-Verhältnis viel höher ausfallen. "Wenn Eris und Makemake in ihren Gesteinskernen warme oder sogar heiße Geochemie beherbergten oder vielleicht noch beherbergen, könnten kryovulkanische Prozesse Methan an die Oberfläche dieser Planeten bringen, vielleicht in geologisch jüngerer Zeit", erklärt Will Grundy, Astronom am Lowell Observatory, in einer Pressemitteilung.

Die Daten des Teams deuten auf eine erhöhte Temperatur in den Gesteinskernen dieser Welten hin. Das Methan würde dadurch verkocht und auch molekularer Stickstoff (N2) könnte entstehen – den man auf Eris bereits entdeckt hat.

Möglichkeit von Wasser im Inneren der Zwergplaneten besteht

Heiße Kerne könnten auch auf mögliche Quellen von flüssigem Wasser unter den eisigen Oberflächen hinweisen. Das bedeutet jedoch nicht zwangsläufig, dass dort auch Leben entstehen kann. Dies zeigte zuletzt auch ein Forschungsteam, das den Saturnmond Titan untersuchte.

Die Möglichkeit von Wasserozeanen im Inneren von Eris und Makemake muss von der Fachwelt in den kommenden Jahren erst noch untersucht werden. Wenn es tatsächlich Hinweise für die Bewohnbarkeit eines der beiden Objekte geben sollte, wäre es die am weitesten entfernte Welt in unserem Sonnensystem.

"Nach dem Vorbeiflug von New Horizons am Pluto-System und dieser Entdeckung zeigt sich, dass der Kuiper-Gürtel viel mehr dynamische Welten beherbergt, als wir es uns vorgestellt haben", sagt Christopher Glein vom SwRI. Der Experte für planetare Geochemie findet, dass durchaus darüber nachgedacht werden kann, eine Raumsonde für den Besuch solcher Welten bereits jetzt zu planen.

Zur Studie

Die Studie wird in der April-Ausgabe 2024 von Icarus erscheinen (bereits online abrufbar): Moderate D/H ratios in methane ice on Eris and Makemake as evidence of hydrothermal or metamorphic processes in their interiors: Geochemical analysis (Moderate D/H-Verhältnisse in Methaneis auf Eris und Makemake als Beweis für hydrothermale oder metamorphe Prozesse in deren Inneren: Geochemische Analyse).

Auf dem Pre-Print-Server arxiv.org erschien die Studie bereits am 11. September 2023, mit einer letzten Überarbeitung am 10. Februar 2024.

[ Link nur für registrierte Mitglieder sichtbar. Bitte einloggen oder neu registrieren ]
[ Link nur für registrierte Mitglieder sichtbar. Bitte einloggen oder neu registrieren ]
[ Link nur für registrierte Mitglieder sichtbar. Bitte einloggen oder neu registrieren ]
[ Link nur für registrierte Mitglieder sichtbar. Bitte einloggen oder neu registrieren ]