Pluto

Pluto ist der bekannteste der Zwergplaneten und galt für den größten Teil des zwanzigsten Jahrhunderts als der neunte Planet. Clyde Tombaugh entdeckte ihn 1930 am Lowell-Observatorium in Arizona, indem er geduldig fotografische Platten verglich, bis ein schwacher Lichtpunkt sich vor den Fixsternen verschob. Er hielt den Planetenrang 76 Jahre lang, bevor die Internationale Astronomische Union ihn 2006 als Zwergplaneten neu einstufte – eine Herabstufung, angetrieben durch die Entdeckung ähnlicher und sogar massereicherer Welten weiter draußen in derselben Raumregion.

Klein, kalt und unfassbar fern – er umläuft die Sonne in etwa der 39-fachen Entfernung der Erde – war Pluto bis 2015 kaum mehr als ein verschwommener Fleck, als die NASA-Sonde New Horizons an ihm vorbeizog und eine erstaunlich komplexe Welt aus Stickstoffgletschern, Wassereisbergen und einem dunstigen blauen Himmel enthüllte.

Eine Welt am Rand

Pluto ist winzig – etwa 2,377 km im Durchmesser, rund zwei Drittel der Breite des Erdmondes – und trägt nur etwa 0.2% der Erdmasse. Er umläuft tief im Kuipergürtel, dem Ring eisiger Körper jenseits von Neptun, in einer mittleren Entfernung von 39.5 AU. Eine Reise um die Sonne dauert etwa 248 Erdjahre, sodass Pluto seit Tombaughs Entdeckung noch nicht einmal einen halben Umlauf vollendet hat.

Seine Bahn ist weit entfernt von dem sauberen Beinahe-Kreis, den ein klassischer Planet zieht. Plutos Umlaufbahn ist sowohl exzentrisch als auch steil geneigt, um mehr als 17° gegen die Ebene geneigt, die sich die anderen Planeten teilen. Diese Ellipse ist gestreckt genug, dass Pluto manchmal näher an die Sonne heranschwingt als Neptun – wie zwischen 1979 und 1999 geschehen. Die beiden kollidieren nie, weil Pluto in einer 3:2-Bahnresonanz mit Neptun gefangen ist: Er umkreist die Sonne genau zweimal für je drei Neptun-Umläufe, ein gravitativer Rhythmus, der sie dauerhaft aus dem Weg des jeweils anderen hält.

Das Herz, die Ebenen und die Berge

Das prägende Bild des Vorbeiflugs von 2015 ist eine ausgedehnte, blasse, herzförmige Region, heute Tombaugh Regio genannt, nach Plutos Entdecker. Ihr westlicher Lappen, Sputnik Planitia, ist ein rund 1,000 km breites Becken, gefüllt mit gefrorenem Stickstoff – der größte bekannte Gletscher im Sonnensystem. Seine Oberfläche ist in polygonale Zellen von zig Kilometern Größe zerlegt, die Kuppen langsam brodelnder Konvektionsströmungen, die die Ebene wie eine kosmische Lavalampe erneuern. Diese Ebene ist im Wesentlichen kraterfrei, was bedeutet, dass sie geologisch jung ist – vielleicht weniger als 100 Millionen Jahre alt –, ein Schock für eine Welt, die einst als gefrorenes Relikt galt.

Das Stickstoffeis säumen echte Gebirgsketten. Die Tenzing Montes (ursprünglich Norgay Montes) und die Hillary Montes – benannt nach den ersten Bezwingern des Everest – ragen bis zu 3 bis 6 km hoch auf. Bei Plutos Oberflächentemperatur, nahe −230 °C, ist gewöhnliches Wassereis so starr wie Fels, und diese Gipfel sind aus jenem gefrorenen Wasser-Grundgestein geformt, treibend auf und drängend gegen das weichere Stickstoffeis wie Eisberge in einem Meer.

Eine dünne, blaue, atmende Atmosphäre

Pluto hält eine hauchdünne Atmosphäre aus Stickstoff mit Spuren von Methan und Kohlenmonoxid fest – dieselben Materialien, die seine Oberfläche bedecken. Wenn sich Pluto der Sonne nähert, sublimiert Oberflächeneis und die Atmosphäre verdichtet sich; wenn er sich in die tiefe Kälte zurückzieht, friert ein Großteil dieses Gases wieder auf dem Boden fest. New Horizons fing Sonnenlicht ein, das durch diese Luft filterte, und enthüllte rund 20 gestapelte Dunstschichten, die mehr als 200 km hoch reichen und Pluto einen überraschend blauen Dämmerungshimmel verleihen, dessen Farbton durch an feinen Dunstpartikeln gestreutes Sonnenlicht entsteht.

Pluto und Charon: eine Doppelwelt

Plutos größter Mond, Charon, wurde 1978 entdeckt und ist bemerkenswert wegen seiner Größe: Mit etwa 1,212 km Durchmesser ist er rund die Hälfte von Plutos Durchmesser, das größte Verhältnis von Mond zu Mutterkörper im Sonnensystem. Er ist so massereich, dass der gemeinsame Schwerpunkt des Paares, das Baryzentrum, im leeren Raum über Plutos Oberfläche liegt statt innerhalb des Zwergplaneten. Die beiden pirouettieren daher um diesen externen Punkt wie eine rotierende Hantel, weshalb Pluto und Charon oft als Doppel- oder binäres System bezeichnet werden.

Sie sind zudem gegenseitig gebunden rotierend – jeder zeigt dem anderen dauerhaft dasselbe Gesicht, sodass von Plutos naher Seite aus Charon reglos am Himmel hängt, nie aufgeht oder untergeht. Vier weit kleinere Monde vervollständigen die Familie: Nix und Hydra, gefunden 2005, sowie die winzigen Kerberos und Styx, entdeckt vom Hubble-Weltraumteleskop 2011 und 2012. Alle fünf ballten sich wahrscheinlich aus Trümmern zusammen, die durch eine uralte Kollision zwischen Pluto und einem anderen Kuipergürtel-Objekt herausgeschleudert wurden.

Der New-Horizons-Vorbeiflug

Keine Raumsonde hatte Pluto je besucht, bis New Horizons, gestartet im Januar 2006 – Monate vor Plutos Neueinstufung –, mehr als 5 Milliarden Kilometer Raum durchquerte, um ihn zu erreichen. Am 14. Juli 2015 zog die klaviergroße Sonde in etwa 12,500 km Abstand von Pluto vorbei – rund 7,800 km über der Oberfläche – mit nahezu 50,000 km/h, zu schnell, um in eine Umlaufbahn einzuschwenken, aber nah genug, um die Begegnungshemisphäre in außerordentlichem Detail zu kartieren. Da Funksignale über vier Stunden brauchten, um zur Erde zurückzukriechen, konnte das Missionsteam nur zusehen und warten, während die Daten in den folgenden Monaten nach Hause tröpfelten und das Lehrbuch darüber neu schrieben, was eine kleine Eiswelt sein kann. New Horizons ist seither tiefer in den Kuipergürtel vorgedrungen und flog 2019 am Kontakt-Doppelobjekt Arrokoth vorbei.

Wie man Pluto findet

Pluto liegt weit außerhalb der Reichweite von bloßem Auge oder Fernglas – bei etwa Größenklasse 14 ist er rund tausendmal schwächer als die schwächsten Sterne, die ein Mensch unbewaffnet sehen kann. Ihn zu beobachten ist eine echte Herausforderung, die größeren Amateurteleskopen vorbehalten ist, typischerweise mit 8 Zoll Öffnung oder mehr, unter dunklem Himmel. Selbst dann zeigt Pluto keine Scheibe, nur einen schwachen sternartigen Punkt; die einzige Möglichkeit zu bestätigen, dass man ihn gefunden hat, besteht darin, dasselbe Sternfeld über mehrere Nächte zu skizzieren oder zu fotografieren und zu beobachten, wie sich dieser eine Punkt vor dem Hintergrund verschiebt. Für die meisten Beobachter ist der zugänglichere Weg Temposias eigenes 3D-Modell, das eine Tour durch Sputnik Planitia erlaubt und das Pluto-Charon-Paar aus der Nähe umkreisen lässt.