Hoewel de landschappen bijzonder veel op elkaar lijken, ligt er toch een heel ander proces aan ten grondslag.

In 2015 scheerde ruimtevaartuig New Horizons langs dwergplaneet Pluto. Een prachtige en enerverende scheervlucht die ons beeld over de dwergplaneet voorgoed zou veranderen (zie kader). Tijdens de flyby deed New Horizons enkele interessante ontdekkingen, waaronder dat er op de 420 kilometer lange bergketen in een gebied bekend als ‘Cthulhu’ methaanijs ligt. En hoewel deze met sneeuw bedekte bergtoppen op Pluto opvallend veel lijken op die van de aarde, ontstaan ze toch op een radicaal andere manier, zo beweren onderzoekers nu.

Scheervlucht van New Horizons langs Pluto
Je kunt het je al bijna niet meer voorstellen, maar voordat New Horizons zich in 2015 in de buurt van Pluto – die tijdens de reis van New Horizons van status ‘planeet’ was gedegradeerd tot dwergplaneet – waagde, hadden we eigenlijk geen flauw idee hoe de dwergplaneet eruit zag. Tijdens een scheervlucht bracht New Horizons daar voorgoed verandering in; de sonde onthulde – tot in detail – hoe het oppervlak van de dwergplaneet eruit zag. New Horizons leverde spectaculaire beelden af van Pluto en zijn maan Charon en leverde onschatbare wetenschappelijke informatie op die nu nog steeds wordt onderzocht en waarschijnlijk nog jaren zal worden bestudeerd. Deze studies zullen belangrijke kennis opleveren over de vorming van het zonnestelsel en, in het bijzonder, de Kuipergordel beter te begrijpen.

Onderzoekers bogen zich in de studie over gegevens verzameld door New Horizons om te onthullen hoe de ijzige bergtoppen op Pluto worden gevormd. De exacte samenstelling van dit ontdekte ijs – of dit bijvoorbeeld rijk is aan methaan of juist bestaat uit een combinatie van stikstof en methaan – en het mechanisme erachter waren namelijk tot op heden in nevelen gehuld. Met behulp van simulaties analyseerde het team gegevens over Pluto’s atmosfeer en het oppervlak, om op die manier de methaancyclus op de dwergplaneet beter te gaan begrijpen. En daaruit blijkt dat het ijs op Pluto’s bergtoppen voornamelijk bestaat uit methaanrijk ijs, dat door een uniek atmosferisch proces wordt gevormd.


Vergelijkbaar
Het is een opvallende conclusie. Want de met sneeuw bedekte bergtoppen op Pluto lijken veel op die op aarde. “Het is bijzonder opmerkelijk dat twee zeer vergelijkbare landschappen kunnen ontstaan door twee heel verschillende processen,” stelt onderzoeker Tanguy Bertrand. “Hoewel soortgelijke processen zich in theorie ook op Neptunus’ maan Triton zouden kunnen voltrekken, vinden we nergens anders in ons zonnestelsel de met ijs bedekte bergen zoals we die op Pluto en de aarde zien.”

Hoe werkt het op aarde?
Hoe hoger je op aarde komt, hoe lager de atmosferische temperaturen. De belangrijkste reden voor lagere temperaturen op grote hoogte, is omdat de lucht daar ijler is: de lucht zet uit in opwaartse bewegingen doordat de luchtdruk afneemt. De koude atmosfeer verlaagt op zijn beurt de temperaturen aan het oppervlak. Wanneer een vochtige wind een berg op aarde nadert, koelt de waterdamp af en condenseert, vormt wolken en vervolgens de sneeuw die op bergtoppen te zien is.

Zo werkt het op Pluto
Op Pluto gebeurt eigenlijk het tegenovergestelde: de atmosfeer van de dwergplaneet wordt in feite warmer naarmate de hoogte toeneemt. Dat komt omdat het methaangas dat op grotere hoogte geconcentreerder is, zonnestraling absorbeert. De atmosfeer is echter te dun om invloed te hebben op de oppervlaktetemperaturen, dus die blijven constant. En in tegenstelling tot de opwaartse winden van de aarde, domineren op Pluto juist bergafwaartse winden.


Pluto, zoals te zien is op basis van gegevens vervaardigd door New Horizon in 2015. Het Pigafetta Montes-gebergte in Cthulhu is uitvergroot. De inkleuring aan de rechterkant geeft de concentraties methaanijs weer, met de hoogste concentraties op grotere hoogte in rood, afnemend naar de laagste concentraties in blauw. Afbeelding: NASA/JHUAPL/SwRI and Ames Research Center/Daniel Rutter

Kortom, de onderzoekers suggereren dat een circulatie-geïnduceerde verrijking van gasvormig methaan op grote hoogte de methaancondensatie op Pluto’s bergtoppen bevordert en er dus op die manier ijs wordt gevormd. Dit in tegenstelling tot hoe de met sneeuw bedekte bergen op aarde ontstaan, waar vochtige wind langs de berg omhoog wordt gestuwd, daar afkoelt en condenseert als sneeuw.

“Pluto is echt één van de beste natuurlijke laboratoria die we hebben om fysieke en dynamische processen te onderzoeken,” zegt Bertrand. “Met name die processen die betrokken zijn wanneer verbindingen, die regelmatig overgaan tussen vaste en gas, een wisselwerking aan gaan met een planetair oppervlak.” Dankij de studie – en de flyby van New Horizons – krijgen we nu dus een beter inkijkje in de atmosferische processen die zich op de verre dwergplaneet voltrekken. Maar wat we weten, is eigenlijk nog maar het topje van de ijsberg. “De scheervlucht van New Horizons onthulde verbazingwekkende gletsjerlandschappen,” zegt Bertrand. “En daar blijven we over leren.”