Pluto werd lange tijd gezien als een ver, koude en meestal dode wereld, maar het eerste ruimtevaartuig dat er vorig jaar langs passeerde, onthulde veel verrassingen over deze verre dwergplaneet.

Gegevens van de New Horizons-flyby zijn in oktober klaar met downloaden naar de aarde, en hoewel het vele jaren zal duren voordat wetenschappers hun inventaris hebben voltooid en de resultaten modelleren, vroege studies bieden intrigerende hints van de complexe chemie, misschien zelfs een vorm van pre-biologische processen onder het oppervlak van Pluto. Complexe lagen organische waas; waterijsbergen van een onbekend geologisch proces; mogelijke organische stoffen op het oppervlak; en een oceaan van vloeibaar water eronder - al deze kenmerken wijzen op een wereld met veel meer levendigheid dan wetenschappers lang hebben aangenomen.

"De connectie met astrobiologie is onmiddellijk - het is daar voor je gezicht. Je ziet organische materialen, water en energie, " zei Michael Summers, een planetaire wetenschapper in het New Horizons-team die gespecialiseerd is in de structuur en evolutie van planetaire atmosferen.

Summers is co-auteur van twee onderzoekspapers over het onderwerp, met de eerste, "De fotochemie van de atmosfeer van Pluto zoals verlicht door New Horizons, " gepubliceerd in het tijdschrift Icarus in september. Het tweede papier, "Constraints on the Microphysics of Pluto's Photochemical Haze from New Horizons Observations" is in druk op hetzelfde tijdschrift.

Kleverige waas

Als we eerst naar de afbeeldingen van Pluto kijken, Summers moest denken aan een wereld die hij decennialang bestudeerde toen hij aan de George Mason University werkte. Titan, een ijzige oranjekleurige maan van Saturnus, is de enige maan in het zonnestelsel met een substantiële atmosfeer en een vloeibare (methaan) hydrologische cyclus. Het heeft koolwaterstofchemie, inclusief ethaan- en methaanmeren die verbindingen bevatten die mogelijk voorlopers zijn van de chemie die nodig is voor het leven.

In tegenstelling tot Titaan, Pluto's atmosfeer is dun en schaars, met een nevel die minstens 200 kilometer (125 mijl) boven het oppervlak reikt, minstens tien keer hoger dan wetenschappers hadden verwacht. Maar boven 30 km (19 mijl) vertoont Pluto een vergelijkbare paradox als Titan, waarbij condensatie plaatsvindt in een gebied dat te warm is in temperatuur om neveldeeltjes te voorkomen

NASA's Cassini-ruimtevaartuig zag dezelfde eigenaardigheid in de hoogste regionen van de atmosfeer van Titan (de ionosfeer) op ongeveer 500 tot 600 kilometer boven het oppervlak (ongeveer 310 of 370 mijl). Door middel van modellering, wetenschappers hebben vastgesteld dat de condensatie gedeeltelijk het resultaat is van de fotochemie van Titan, waarbij ultraviolet zonlicht methaan afbreekt, veroorzaakt de vorming van koolwaterstoffen.

"Deze waasvorming wordt geïnitieerd in de ionosfeer, waar er elektrisch geladen deeltjes zijn (elektronen en ionen), ' zei Summers. 'De elektronen hechten zich aan de koolwaterstoffen en zorgen ervoor dat ze aan elkaar plakken. Ze worden erg stabiel, en terwijl ze door de atmosfeer vallen, groeien ze door andere deeltjes die eraan kleven. Hoe groter ze zijn, hoe sneller ze vallen. Op Titaan, als je naar beneden gaat in de atmosfeer worden de neveldeeltjes talrijker en veel groter dan op Pluto"

Achteraf gezien, Summers zei dat het geen al te grote verrassing had mogen zijn dat Pluto waarschijnlijk hetzelfde proces heeft. Zoals Titaan, het heeft een stikstofatmosfeer met methaan als ondergeschikte component. Het grootste verschil, echter, is Pluto's atmosfeer slechts 10 millibar aan het oppervlak, vergeleken met de 1,5 bar van Titan. (Een bar is een metrische eenheid van druk, met 1 bar gelijk aan 10, 000 pascal-eenheden, of iets minder dan de gemiddelde atmosferische druk op aarde op zeeniveau.) Het atmosferische drukverschil van de twee lichamen beïnvloedt ook de vorm van de neveldeeltjes, aangezien de deeltjes van Titan er veel langer over doen om naar de oppervlakte te vallen en uiteindelijk bolvormig worden, terwijl Pluto's neveldeeltjes sneller vallen en uitgroeien tot fractals.

Complexe moleculen

Met de mogelijke productie van koolwaterstoffen en nitrillen (een ander organisch molecuul) op Pluto, nog interessantere pre-chemie voor het leven zou kunnen plaatsvinden, zei Summers. "Je kunt beginnen met het bouwen van complexe prebiotische moleculen, " zei hij. Een voorbeeld is waterstofcyanide, mogelijk een sleutelmolecuul dat leidt tot prebiotische chemie.

Wat ook overvloedig aanwezig is op Titan zijn tholins, complexe organische verbindingen die ontstaan ​​wanneer het ultraviolette licht van de zon de neveldeeltjes raakt. Het is zeldzaam op aarde, maar gebruikelijk op Titan en kan hebben bijgedragen aan de oranje kleur. Er is ook een roodachtige tint op delen van Pluto's oppervlak, die van een laag tholins zou kunnen zijn, zei Summers.

Zijn snelle berekening schat dat deze tholins 10 tot 30 meter dik kunnen zijn, levert meer organisch materiaal per vierkante meter op dan een bos op aarde. Dit materiaal kan ook zijn chemische samenstelling veranderen als kosmische straling (hoogenergetische stralingsdeeltjes) het oppervlak raken.

Intrigerend, roodachtig materiaal werd ook gezien in de buurt van Pluto's ijsvulkanen, of caldera's. Het is mogelijk dat de dwergplaneet een ondergrondse oceaan heeft die lijkt op die op Titan, Enceladus van Saturnus en Europa van Jupiter. deze manen, echter, hebben een getijdenbron van energie binnen, gemaakt door om hun enorme centrale planeten te draaien en door zwaartekracht met andere manen in wisselwerking te staan. Pluto is verstoken van dergelijke verwarming, maar het is mogelijk dat radioactiviteit in het binnenste de vloeistof binnenin houdt, zei Summers.

"Dit zijn de dingen die je nodig hebt voor het leven:organische, grondstof en energie, ' zei Summers.

Hoewel het op dit moment moeilijk is om te zeggen dat Pluto gastvrij is voor het leven, Summers zei dat hij ernaar uitkijkt om meer modellenwerk te doen. "Ik bestudeer Pluto al mijn hele leven, en had nooit verwacht te praten over deze dingen die er zijn."

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan NASA's Astrobiology Magazine. Verken de aarde en daarbuiten op www.astrobio.net.