Pluto und andere große Körper im Kuipergürtel sind überraschenderweise reich an Gestein und nicht an Eis. Das könnte daran liegen, dass das frühe Sonnensystem aus viel mehr Kohlenstoff bestand als bisher angenommen, so eine neue Studie (Bildnachweis: StockGood via Getty Images)
Astronomen sagen, dass sie die wahre chemische Zusammensetzung unseres Sonnensystems herausgefunden haben und dass es viel mehr Kohlenstoff, Sauerstoff und Stickstoff enthält als bisher angenommen.
Dieser Befund könnte vor allem erklären, warum Pluto, das größte bekannte Objekt im Kuipergürtel – einer riesigen Region von Eiskörpern im äußeren Sonnensystem – überwiegend aus Gestein und nicht aus Eis besteht. Trotz seiner Lage in den kalten Gefilden des Sonnensystems gibt die unerwartet hohe Dichte des Pluto den Wissenschaftlern seit Jahrzehnten Rätsel auf.
Gegenwärtige Modelle des primitiven Gases und Staubs, aus denen sich das Sonnensystem gebildet hat, „können nicht die dichten, steinreichen Merkmale von Kuiper-Gürtel-Objekten wie Pluto hervorbringen“, sagte Ngoc Truong, ein Postdoktorand am Southwest Research Institute (SwRI) in Texas, gegenüber kosmischeweiten.de. „Die meisten KBOs sind eher steinreich als eisreich.“
Eine neue Studie unter der Leitung von Truong deutet jedoch darauf hin, dass das chemische Inventar des frühen Sonnensystems viel mehr Kohlenstoff, Sauerstoff und Stickstoff enthielt, als einst angenommen wurde; insbesondere hätte eine größere Menge an solarem Kohlenstoff die Verfügbarkeit von Wasser verringert, was erklärt, warum Pluto und andere große Kuipergürtel-Objekte überraschend reich an Gestein sind, sagen die Forscher.
„Mit dieser Forschung glauben wir, dass wir endlich die Mischung der chemischen Elemente verstehen, aus denen das Sonnensystem entstanden ist“, sagte der Mitautor der Studie, Christopher Glein, ein Experte für planetare Geochemie am SwRI, in einer kürzlich veröffentlichten Pressemitteilung.
Die Ergebnisse, die letzte Woche im Astrophysical Journal veröffentlicht wurden, werden den Wissenschaftlern helfen, die Entstehung und Entwicklung von Sternen und Planeten jenseits unseres Sonnensystems über Milliarden von Jahren genauer zu verstehen. „Darüber hinaus ermöglichen sie eine breitere Perspektive der galaktischen chemischen Evolution“, so Truong.
Die Forscher sagen, dass die revidierten chemischen Schätzungen mit den jüngsten Sonnendaten übereinstimmen und dazu beitragen könnten, die seit langem bestehende Diskrepanz zwischen zwei unabhängigen Methoden zur Bestimmung der Sonnenzusammensetzung auszugleichen: der Spektroskopie, die in erster Linie die äußerste Schicht der Sonnenatmosphäre untersucht, und der Helioseismologie, die Schallwellen untersucht, die durch das Sonneninnere laufen.
Die Forscher kamen zu den neuen Schätzungen der chemischen Häufigkeit durch Messungen der organischen Bestandteile des Kometen 67P/Churyumov-Gerasimenko, der wahrscheinlich im Kuiper-Gürtel geboren wurde und nun regelmäßig das innere Sonnensystem besucht. Die Daten, die die Raumsonde Rosetta der Europäischen Weltraumorganisation von ihrem Rendezvous mit dem Kometen nach Hause geschickt hat, deuten darauf hin, dass chemisch widerstandsfähige Verbindungen, so genannte „feuerfeste organische Stoffe“, einen beträchtlichen Teil des ursprünglichen Kohlenstoffs in die äußeren Regionen unseres Sonnensystems getragen haben, wo sich die Kuiper-Gürtel-Objekte gebildet haben.
Der Kohlenstoff wäre in relativ stabilen Verbindungen wie Kohlenmonoxid (CO) und Kohlendioxid (CO₂) eingeschlossen gewesen, wodurch die Menge an freiem Sauerstoff, die zur Bildung von Wassereis zur Verfügung steht, verringert worden wäre, so Truong. Dies wiederum würde erklären, warum Pluto und andere große Kuiper-Gürtel-Objekte reich an Gestein sind, so Truong.
Computermodelle, in die die neuen geschätzten Häufigkeiten einfließen, reproduzierten erfolgreich die Zusammensetzungen von Pluto und seinem größten Mond Charon sowie die der Asteroiden Ryugu und Bennu, so die neue Studie. Außerdem enthalten die Asteroidenproben, die kürzlich von den Missionen Hayabusa-2 der JAXA und OSIRIS-REx der NASA zur Erde gebracht wurden, keine Sulfate. Dies deutet darauf hin, dass die Asteroiden weniger Wassereis akkretiert haben als bisher angenommen, so Truong.
Während die Ergebnisse auf die KBO-Region zutreffen, sagen die Forscher, dass der erhöhte Kohlenstoffgehalt im alten Sonnennebel darauf hindeutet, dass Eisriesen wie Uranus und Neptun mehr Gestein beherbergen könnten als bisher angenommen.
„Wir haben Uranus einen Eisriesen genannt, aber wir kennen seine Natur nicht wirklich“, sagte Truong. „Es gibt viele Geheimnisse in unserem Hinterhof.“
