Das 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.
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 über die Himmelskörper dort bekannt ist. Doch das soll sich in den kommenden Jahren ändern.
Aktuell 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 Dr. 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.
Dieser entfernte Teil des Sonnensystems interessiert Miriam Rengel vom Max-Planck-Institut 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. 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.
Die "New Horizons" ist kurz vorm Ziel
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.
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 knapp über alle 120 Jahre der Fall.
Fakten rund um den Zwergplaneten Pluto
Pluto ist im März 1930 als neunter und somit letzter Planet von dem Forschungsassistent Clyde W. Tombaugh am Lowell-Observatorium in Flagstaff (Arizona) entdeckt worden. Ähnlich wie Neptun verdankt Pluto seine Entdeckung eher einem glücklichen Zufall, was nicht zuletzt an seiner geringen Größe liegt (s. Zahlen zu Pluto).
Nach seiner Entdeckung im März 1930, hatte das amerikanischen Lowell Observatorium das Recht, einen Namen auszuwählen und erhielt in Folge weit über 1.000 Namensvorschläge aus aller Welt. Genau wie die Namen der anderen Planeten, die nach Gottheiten der griechischen und römischen Mythologie benannt wurden, sollte auch hier die Tradition fortgesetzt werden. Neben Zeus, Lowell oder Constanze, fiel die Wahl schließlich auf Pluto, den Gott der Unterwelt. Angeblich wurde der Name von einem elfjährigen Mädchen aus Oxford, England vorgeschlagen.
Pluto ist mit einem Durchmesser zwischen 2.200 und 2.400 Kilometern nicht nur kleiner als alle anderen Planeten in unserem Sonnensystem, sondern sogar kleiner als unser Mond.
Die Tageslänge auf Pluto beträgt ziemlich genau 6,3 Erdentage, also 153,3 Stunden. Ein Jahr auf Pluto dauert 6.387 Tage oder 17,7 Erdenjahre.
Plutos durchschnittliche Entfernung zur Sonne beträgt 5,906 Milliarden Kilometer. Das ist 40-mal größer als die Entfernung von der Sonne zur Erde.
Für seine geringe Größe besitzt Pluto einen vergleichsweise großen Mond: Charon ist mit 1.172 km Durchmesser halb so groß wie der Zwergenplanet selbst. Aufgrund des ungewöhnlichen Größenverhältnisses wurde das System Pluto-Charon früher auch als Doppelplanet bezeichnet.
Neben Charon besitzt Pluto vier weitere Monde: Nix und Hydra, außerdem zwei weitere, erst 2011 und 2012 entdeckte Monde, die die vorläufigen Bezeichnungen S/2011 (134340) 1 und S/2012 (134340) 1 tragen.
Durchschnittlich beträgt die Temperatur auf Plutos Oberfläche -233°C bis -223°C. Es gibt zwar Jahreszeiten auf dem Planeten, allerdings ändert sich die Temperatur aufgrund der großen Entfernung zur Sonne praktisch kaum.
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. „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 Tempo der Sonde hat noch eine andere Konsequenz. „Weil die 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.
Eiskalte Oberfläche
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. „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 -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. 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.
Auf den Spuren der Voyager
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 Voyager 1“ und die Schwestersonde „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.
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 den 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.
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.