Forschung + Innovation

_

Raumfahrt: Warum Pluto uns so fasziniert

Die Nasa sorgt gerade mit ihrer Curiosity-Mission für Wirbel. Doch während der Marsrover friedlich seine Proben nimmt, könnte eine zweite Mission Antworten auf noch größere Fragen bringen: die zum Zwergplaneten Pluto.

Die Nasa-Illustration zeigt die Raumsonde New Horizons bei der Annäherung an Pluto und dessen größten Mond Charon. Quelle: AFP
Die Nasa-Illustration zeigt die Raumsonde New Horizons bei der Annäherung an Pluto und dessen größten Mond Charon. Quelle: AFP

DüsseldorfDas Bild sieht ein bisschen aus wie moderne Kunst. Zwei rot-gelbe Punkte auf pechschwarzem Grund. Ein größerer unten links in der Ecke, ein kleinerer oben rechts. Das beschriebene Foto ist die beste Aufnahme, die bisher vom Zwergplaneten Pluto und seinem Mond Charon existiert. Gelungen ist sie im vergangenen September amerikanischen Astronomen mit dem Gemini-Nord-Teleskop, das auf der hawaiianischen Vulkaninsel Mauna Kea stationiert ist.

Anzeige

Die für den Laien spärlich wirkende Gemini-Aufnahme wurde mit Begeisterung in der Forschung aufgenommen. Jede Information aus den Pluto-Gefilden weit draußen am äußeren Rand unseres Sonnensystems wird regelrecht aufgesaugt, denn nur wenig ist über die Himmelskörper dort bekannt. Doch das soll sich in den kommenden Jahren ändern.

Infografiken Wohin die Raumsonden unterwegs sind

Sie heißen Juno, Rosetta oder New Horizons – und sie haben alle den gleichen Auftrag: Die Menschheit mit möglichst vielen Informationen aus den unbekannten Weiten des Weltalls zu versorgen. Unser Weltraum-Fahrplan zeigt, welche Raumsonde gerade wohin unterwegs ist, wann sie ihr Ziel erreichen wird – und welches Schicksal ihr nach Abschluss der Mission beschieden ist.

Infografiken: Wohin die Raumsonden unterwegs sind

Derzeit ist die Nasa-Mission „New Horizons“ auf dem Weg in Richtung Pluto, um den Zwergplaneten genauer unter die Lupe zu nehmen. Pluto und Charon, die auf der Gemini-Aufnahme zu sehen sind, sowie weitere vier Pluto-Monde gehören zu tausenden Himmelskörpern, über die die Forschung bisher so gut wie nichts weiß.

„Die sogenannten TNO, also transneptunische Objekte, befinden sich am Rande unseres Sonnensystems“, erklärt Miriam Rengel, Astrophysikerin am Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung. Konkret bedeutet das: Pluto liegt richtig weit weg, er ist 40mal weiter von der Sonne entfernt als die Erde. Schaut man vom Zwergplaneten aus auf die Sonne, dürfte die Hauptenergiequelle der Erde nur noch wie ein heller Stern aussehen. Und während die Erde nur ein Jahr benötigt, um die Sonne zu umrunden, braucht Pluto 248 Jahre.

Weltraum

Dieser entfernte Teil des Sonnensystems interessiert Miriam Rengel besonders. Seit Jahren erforscht die Astrophysikerin die transneptunischen Himmelskörper. „Was wir dort untersuchen, sind die ursprünglichsten Objekte unseres Sonnensystems, außerhalb der Umlaufbahn von Neptun“, erklärt sie.

Der Zwergplanet Pluto mit seinem größten Mond Charon, im Hintergrund die Sonne. Da von dem System bislang nur vergleichsweise schlechte Fotos existieren, müssen sich Planetenforschern derzeit noch mit solchen Illustrationen behelfen. Quelle: picture-alliance
Der Zwergplanet Pluto mit seinem größten Mond Charon, im Hintergrund die Sonne. Da von dem System bislang nur vergleichsweise schlechte Fotos existieren, müssen sich Planetenforschern derzeit noch mit solchen Illustrationen behelfen. Quelle: picture-alliance

Das Sonnensystem ist vor mehr als vier Milliarden Jahren entstanden und umfasst die Sonne und die sie umkreisenden Planeten sowie deren natürliche Satelliten, die Zwergplaneten und weitere Kleinkörper. In ihnen ist Materie aus jener Entstehungszeit konserviert.

„Forschungs-Ergebnisse von so weit draußen könnten uns Aufschlüsse darüber geben, wie die Erde und die anderen Planeten eigentlich entstanden sind“, sagt Rengel. Auf diese Frage hat die Wissenschaft bisher keine Antwort. In der Forschung ist man sich sicher, dass Pluto und die anderen TNO aus der gleichen Materie bestehen, wie die anderen Himmelskörper im Sonnensystem.

Entsprechend wird die Nasa-Mission „New Horizons“ von Experten aus aller Welt genau beäugt. Seit dem 19. Januar 2006 ist die Raumsonde bereits unterwegs. Ein Jahr nach dem Start passierte die Sonde den Riesenplaneten Jupiter und nimmt seitdem Kurs auf den Kuiptergürtel, den Ring, der außerhalb der Neptunbahn und damit weit entfernt von der Sonne liegt. Hier soll eben auch Pluto näher untersucht werden.

Planetenforschung Hubble-Teleskop entdeckt neuen Pluto-Mond

Klein, aber oho: Pluto ist zwar nur ein Zwergplanet, aber er hat fünf Monde. Der fünfte wurde jetzt erneut vom Weltraumteleskop „Hubble“ entdeckt - wie schon drei andere zuvor.

Planetenforschung: Hubble-Teleskop entdeckt neuen Pluto-Mond

Für die Mission ist das Timing entscheidend. Denn Pluto zieht seinen Bahnen um die Sonne sehr exzentrisch. Dadurch kommt er der Sonne zwar auf der einen Seite bis auf 4,4 Milliarden Kilometer nahe, auf der anderen Seite kann er sich aber auch 7,4 Milliarden Kilometer entfernen. Derzeit befindet sich der Zwergplanet recht nah an der Sonne, und das ist nur etwa alle 120 Jahre der Fall.

Sieben Jahre nach dem Start der „New Horizons“ nähert sich die Sonde langsam ihrem Ziel. Zum Vergleich: Curiosity landete nicht einmal ein Jahr nach dem Start am 26. November im August 2012 auf dem Mars. Im Juli 2015 wird die Expedition zum weit entfernten Pluto ihr Ziel erreicht haben und den Zwergplaneten in etwa 9600 Kilometern Entfernung passieren. Entsprechend erfreut waren die Wissenschaftler über die Aufnahmen des Teleskops aus Hawaii vom September 2012.

Anzeige
Exoplaneten

„Die neuen Resultate kommen zur rechten Zeit“, sagte Nasa-Forscher Steve Howell damals gegenüber der Presse. Anhand der jüngsten Aufnahme ließen sich die Positions- und Bewegungsdaten zu Pluto und Charon überprüfen und verfeinern. Für die Detailplanung des Vorbeiflugs der Sonde sei dieses Wissen von großer Bedeutung. Da die Raumsonde mit über 48.000 Stundenkilometern sehr schnell unterwegs ist, könnte schon die Kollision mit einem kleinen Korn die Sonde zerstören.

Das Weltraumteleskop machte 2006 diese Aufnahme von Pluto und drei seiner fünf bislang bekannten Monde. Quelle: AFP
Das Weltraumteleskop machte 2006 diese Aufnahme von Pluto und drei seiner fünf bislang bekannten Monde. Quelle: AFP

Das Tempo der Sonde hat noch eine andere Konsequenz. „Weil New Horizons stark beschleunigen musste, um ihr Ziel zu erreichen, lässt sie sich nicht ohne weiteres abbremsen“, erklärt Ralf Jaumann, Forscher am Institut für Planetenforschung am deutschen Luft- und Raumfahrtzentrum auf Nachfrage. Die hohe Geschwindigkeit und die geringe Gravitation von Pluto erlauben kein Einschwingen in eine Umlaufbahn und schon gar keine Landung. Anders als auf dem Mars wird daher auf dem Zwergplaneten Pluto kein Rover zum Einsatz kommen. Die New Horizon fliegt stattdessen in 9600 Kilometern Entfernung an dem Zwergplaneten vorbei. Die Forschung muss quasi im Flug geschehen.

Dafür hat die Sonde etliche Instrumente an Bord. Mittels Infrarotkameras, Radiowellen, Ultraviolett- und Elektronenspektrometern und einem Instrument zur Messung von Staubpartikeln soll versucht werden, möglichst genau die Oberflächenstruktur des Pluto zu untersuchen. Mit bisherigen Mitteln wie Hochleistungsrechnern, Simulationen, dem Weltraumteleskop Hubble und Herschel und Boden-Teleskopen hat man schon einiges über Pluto herausfinden können. So weiß man, dass der Himmelskörper über eine mittlere Dichte von rund zwei Gramm pro Kubikzentimeter verfügt, woraus die Wissenschaftler schließen, dass er zu 70 Prozent aus Gestein und zu 30 Prozent aus Wasser besteht.

Planetenforschung Pluto wechselt die Farbe

Einer auffälligen Farbveränderung des fernen Zwergplaneten Pluto ist das Weltraumteleskop Hubble auf die Spur gekommen. Die Hubble-Bilder belegen, dass die ferne Welt keineswegs die einfache Eis- und Felskugel ist, für die sie lange gehalten wurde.

Planetenforschung: Pluto wechselt die Farbe

„Weil es auf dem Pluto sehr kalt ist, ist dort nicht nur das Wasser sondern auch etliche Stoffe wie Methan, CO2 und Ammoniak gefroren“, erklärt Ralf Jaumann. Messungen haben bisher ergeben, dass die Oberfläche von Pluto minus 230 Grad Celsius kalt ist. Das sind bis zu 30 Grad weniger als die Temperatur der dünnen Atmosphäre, die Pluto umgibt. Seitens der Wissenschaft wird vermutet, dass dies auf die Verdunstungskälte von Methan zurückzuführen ist, das vom festen in den gasförmigen Zustand übergeht.

Viel detaillierter sollen nun die Forschungsergebnisse der „New-Horizons“-Mission werden. „Gemessen wird vor allem die thermische Strahlung mit empfindlichen Infrarotgeräten“, erklärt Astronomin Miriam Rengel. Dabei ist das Maß Albedo entscheidend. Mit der Einheit wird die Menge an Licht gemessen, die von nicht selbst leuchtenden Oberflächen, zurück gestrahlt wird. In der Meteorologie werden so Aussagen darüber möglich, wie stark sich die Luft über verschiedenen Oberflächen erwärmt. „Es lässt sich ermitteln aus welchem Material die Oberfläche des Pluto besteht“, erklärt Rengel.

Anzeige

Eine derartige Karte des Zwergplaneten könne wiederum Hinweise darauf geben, wie Pluto entstanden ist. Und damit auch Aufschlüsse über die Bewegung und die Entstehung des gesamten Sonnensystems geben. „Eigentlich geht es bei diesen Forschungen um die schlichte Frage, warum es die Erde gibt und wie das Sonnensystem sich gebildet hat“, erklärt Rengel.

Das Sonnensystem. Neben den acht Planeten und sowie dem Pluto/Charon-System wurden mit Ceres und dem später "Eris" getauften Objekt 2003 UB313 auch zwei sogenannte Zwergplaneten in die Darstellung aufgenommen. Quelle: picture-alliance
Das Sonnensystem. Neben den acht Planeten und sowie dem Pluto/Charon-System wurden mit Ceres und dem später "Eris" getauften Objekt 2003 UB313 auch zwei sogenannte Zwergplaneten in die Darstellung aufgenommen. Quelle: picture-alliance

Des Weiteren treibt die schlichte wissenschaftliche Neugier die Forschung an. „Wir wissen eigentlich gar nicht genau, was uns da draußen erwartet“, sagt Ralf Jaumann. Bekannt sei nur, dass es noch etwa geben muss, was bisher nicht entdeckt wurde. Dunkle Materie nennt die Forschung das große Unbekannte.

Und so stößt die Menschheit immer weiter in das All vor. Die über 510 Millionen Euro teure „New-Horizon“- Expedition ist nicht der erste Versuch mehr über den Kuipergürtel und die Himmelskörper darin zu erfahren. Die Schwestersonden „Voyager 1“ und „Voyager 2“ sind seit 35 Jahren unterwegs und haben bei ihrem Weiterflug inzwischen Regionen erreicht, in der Einflüsse außerhalb des Sonnensystems zu spüren sind. Laut Nasa seien die Sonden kurz davor, in den interstellaren Raum einzudringen. Für die Wissenschaft ist das wie die Fahrt über den Atlantik zu Zeiten, in denen die Menschen noch an die Erdenscheibe glaubten.

50 Jahre Nasa Bis zum Mond – und dann immer weiter

  • 50 Jahre Nasa: Bis zum Mond – und dann immer weiter
  • 50 Jahre Nasa: Bis zum Mond – und dann immer weiter
  • 50 Jahre Nasa: Bis zum Mond – und dann immer weiter
  • 50 Jahre Nasa: Bis zum Mond – und dann immer weiter

Voyager 1 wird das erste vom Menschen gebaute Objekt sein, das das Sonnensystem verlässt. Weil noch nie ein Raumschiff so weit im All unterwegs war, ist nicht klar, wann diese Grenze erreicht sein wird. Die Energie der Instrumente an Bord reicht noch für etwa sieben Jahre.

Gleichzeitig blickt die Wissenschaft gespannt auf die „Rosetta“-Mission. Diese wird im nächsten Jahr starten und hat ein mutiges Ziel: Erstmals soll eine Landeeinheit einer Raumsonde auf einem Kometen aufsetzen. Auch Kometen gelten als gute Quelle über den Ursprung unseres Sonnensystems.

Bei diesen Himmelskörpern handelt es sich um unregelmäßig geformte Brocken aus Staub und Eis, die sich wie Pluto aus den äußeren Bereichen des Sonnensystems stammen. Einer Theorie zufolge könnten Kometen der Grund für Leben auf der Erde sein. Einige Forscher gehen davon aus, dass ein Teil des Wassers auf dem blauen Planeten von Kometeneinschlägen stammt.

Anzeige

Die Raumsonde „New Horizons“ wird, sofern nichts dazwischen kommt, noch bis 2026 unterwegs sein. Sobald sie Pluto passiert hat, geht die Reise weiter hinaus ins All – auf den Spuren der Voyager. 

Zurück
Weiter
  • 11.02.2013, 10:24 UhrFluxkompensator

    „Und so stößt die Menschheit immer weiter in das All vor.“
    ---
    Soviel ich weiß, hat noch keine von Menschenhand gebaute Raumsonde das Sonnensystem verlassen und ist in den interstellaren Raum vorgedrungen. Voyager 1, die am weitesten von der Erde entfernte Sonde, hatte Ende 2004 die Grenze unseres Sonnensystems erreicht und ist seitdem in der Heliohülle unterwegs.
    Voyager 1 wird um 2015 die Heliosphäre, also den Einflussbereich des Sonnenwindes, endgültig verlassen.
    Sie passiert dann die Heliopause, also den Grenzbereich, an dem der Sonnenwind aufhört und wo das interstellare Medium zu herrschen beginnt.
    In etwa 40.000 Jahren wird Voyager 1 den Stern AC+79 3888 (Sternbild Giraffe) passieren, in etwa 296.000 Jahren den Sirius.
    Voyager 1 und die Schwestersonde Voyager 2 waren 1977 im Abstand von 16 Tagen gestartet worden.

Mediawatcher Keine Echternacher Springprozession in Gütersloh

Thomas Rabe gibt bei Bertelsmann nach Jahren der Lähmung endlich Gas. Der neue Vorstandschef des Gütersloher Familienunternehmens macht Schluss mit der Idee, dass Druckereien unbedingt zum Portfolio gehören müssen. Auf der anderen Seite... Von Dr. Hans-Peter Siebenhaar. Mehr…