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Neue Farbaufnahme der Pluto-Oberfläche.
Copyright: NASA/JHUAPL/SwRI
Boulder (USA) – Tage, nachdem die NASA die bislang beste Nahaufnahme von der Oberfläche des Pluto veröffentlicht hat, liefert die US-Raumfahrtbehörde nun eines der Bilder in Farbe nach.
Das Bild zeigt die Bergige „Küstenlinie“ zwischen den sog. Idrisi-Wassereisbergen zur herzförmigen Kohlenmonixid-Eisebene Sputnik Planum. Sie gehört zu einer kürzlich veröffentlichten Reihe von Aufnahmen, die die NASA-Sonde „New Horizons“ aus einer Entfernung von 17.000 Kilometern mit der Teleskopkamera LORRI (Long Range Reconnaissance Imager) gemacht hat. Diese besteht aus Nahaufnahmen der Pluto-Oberfläche mit einer Bildauflösung von 77 bis 85 Metern pro Pixel. Auf diese Weise zeigen die Aufnahmen nun eine Vielzahl von Geländedetails von der Größe eines Häuserblocks – darunter Gletscherebenen, Bergketten und von Kratern bestücktes Gelände (…GreWi berichtete).
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Nahaufnahme einiger Canyons auf dem Pluto-Mond Charon.
*Weitere Erläuterungen zur Aufnahme finden sie am Ende dieser Meldung.
Copyright: NASA/JHUAPL/SwRI
Washington (USA) – Auf den Aufnahmen der NASA-Sonde „New Horizons“ haben Wissenschaftler Hinweise darauf gefunden, dass es unterhalb der Oberfläche des größten Pluto-Mondes Charon einst einen Ozean aus flüssigem Wasser gegeben haben könnte.
Wie die NASA berichtet, ist dieser Urzeit-Ozean jedoch schon längst eingefroren und wurde dabei vermutlich derart an die Oberfläche gedrückt, dass diese sich gedehnt und großflächig aufgerissen ist.
Zumindest deuten die Aufnahmen, die „New Horizons“ vergangenen Juli von der ihr zugewandten Seite von Charon machen konnte, auf derartige Vorgänge hin. Besonders auffällig ist hierfür ein System tektonischer Falten, das sich als Grate, Steilhänge und Täler von bis zu 7,5 Kilometern Tiefe abzeichnet.
„Charons tektonische Landschaft zeigt, dass sich der Mond auf irgendeine Art und Weise vor langer Zeit ausgedehnt hat und er dabei seine Oberfläche ähnlich der Comicfigur Hulk wie ein Hemd auf- und auseinandergerissen hat“, erläutert die NASA.
Die äußere Schicht von Charon bestehe hauptsächlich aus Wassereis. „Diese Schicht wurde in den jungen Jahren dieses Mondes durch den Zerfall radioaktiver Elemente im Innern des Mondes als auch die Restwärme der Entstehungshitze lange Zeit genügend erwärmt, um das heutige Wassereis als flüssigen Ozean unter der Oberfläche zu halten. Als Charon dann aber nach und nach abkühlte, wäre dieser Ozean ebenfalls nach und nach zugefroren, hätte sich dabei zusehends ausgedehnt, dabei die darüber liegende Schicht angehoben und so die heute sichtbaren gewaltigen Spalten erzeugt.“
Der obere Teil der Aufnahme (s.Abb.o., Ausschnitte) zeigt eine Struktur mit der (noch inoffiziellen, NASA-internen) Bezeichnung „Serenity Chasma“, die Teil eines ausgedehnten äquatorialen Gürtel aus Spalten und Gräben auf Charon ist. Tatsächlich handelt es sich mit mehr als 1800 Kilometern Länge und bis zu 7,5 Kilometern Tiefe um das längste derartige Grabensystem im ganzen Sonnensystem. Im Vergleich dazu ist der irdische Grand Canyon gerade einmal 446 Kilometer lang und bis zu 1,6 Kilometer tief.
Der untere Teil der Aufnahme zeigt eine farbkodierte topografische Höhenkarte des gleichen Ausschnitts. Vermessungen der Formen dieser Struktur deuten daraufhin, dass zumindest ein Teil der Eis-Schicht in der frühen Geschichte des Pluto-Mondes flüssig gewesen und seither eingefroren sein muss.
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Blick auf die Pluto-Oberfläche mit der darüberliegenden vielschichtigen und komplexen Atmosphäre.
Copyright: NASA/JHUAPL/SwRI/Gladstone et al./Science (2016)
San Antonio (USA) – Vor dem Hintergrund einer Artikelreihe zu den Ergebnissen des Vorbeifluges der NASA-Sonde „New Horizons“ an Pluto im vergangenen Juli hat sich der die Mission leitende Wissenschaftler Alan Stern zuversichtlich darüber gezeigt, dass es unter der eisigen Oberfläche des ehemals neunten Planeten im Sonnensystem heute noch einen verborgenen Wasserozean – und darin vielleicht sogar Leben geben könnte.
Obwohl Pluto rund 40 mal weiter von der Sonne entfernt ist als der etwas größere Erdenmond, belegen die weiterhin eintreffenden Daten des New-Horizons-Vorbeifluges, dass Pluto bis heute geologisch aktiv ist. Tatsächlich könnte Pluto sogar dem deutlich wärmeren Erdnachbarn Mars die Show stehlen, wenn es um die geologische Aktivität der Himmelskörper geht. Dafür sprechen zumindest die jetzt im Fachjournal „Science“ veröffentlichte Artikelreihe der NASA-Wissenschaftler, die u.a. die Berge auf Pluto, Gletscherflüsse, gewaltige Eis- und vulkanartige Kraterberge (…GreWi berichtete) aber auch die komplexe und erstaunlich kompakte Atmosphäre aus Stickstoff, Kohlenmonoxid und Methan beschreibt.
Der Antrieb der Aktivität liegt wahrscheinlich im natürlichen Zerfall radioaktiver Elemente im Plutogestein und anderer Quellen, die – davon zeigt sich Stern gegenüber „Discovery News“ überzeugt – auch einen unterirdischen Ozean mit ammoniakreichem Wasser in flüssiger Form halten könnte.
„Wir kennen bereits ein gutes halbes Dutzend Welten, darunter die Saturn- und Jupitermonde Enceladus, Europa und Ganymed, die derart verborgene Ozeane besitzen. Und jetzt, so scheint es, gibt es einen solchen Ozean auch im Innern des Pluto“, so Alan Stern vom Southwest Research Institute (SRI).
Über die Wahrscheinlichkeit von Leben auf Pluto erläutert der Planetenwissenschaftler folgendes: „Immer dann, wenn flüssiges Wasser vorliegt, so beginnen sich Astrobiologen für einen Ort im All zu interessieren. Das ist auch das, was ich derzeit in dieser Frage unterschreiben kann.“
Für erdartiges Leben benötige ein Planet Wasser, eine Energiequelle und die richtige chemischen Elemente und natürlich genügend Zeit, fügt auch der Planetenwissenschaftler William McKinnon von der Washington University in St. Louis hinzu:
„Alles, was wir derzeit zu Pluto sagen können ist, dass wir glauben, dass auch Pluto einen Ozean besaß und dass dieser Ozean bis heute existieren könnte“, so McKinnon ebenfalls gegenüber „Discovery News“. „Ein solcher Ozean befände sich jedoch tief im Innern des Pluto in vollständiger Dunkelheit. Aber er befände sich zwischen einer oberen Schicht aus darauf schwimmendem Eis und felsigem Untergrund. Das Wasser stünde also mit Gestein in Kontakt. Um das Wasser flüssig zu halten, müsste auch genügend Wärme abgegeben werden. Natürlich kann man nichts ausschließen, aber jegliche Überlegungen über Leben auf Pluto sind (derzeit noch) reine Spekulation.“
Pluto und sein größter von fünf Monden, Charon – aufgenommen von der NASA-Sonde „New Horizon“ am 14./15. Juli 2015
Copyright: NASA/JHUAPL/SwRI
Aus den Missionsdaten geht auch hervor, dass auch der größte Plutomond Charon einst einen inneren Ozean besaß, der Mond jedoch seit rund zwei Milliarden Jahren geologisch inaktiv ist und der einstige Ozean heute fest zugefroren ist (…GreWi berichtete).
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Merkmale auf der Pluto-Oberfläche deuten NASA-Wissenschaftler als Hinweise für einstige Flüsse (l.) und zugefrorene Seen (r.) aus ehemals flüssigem Stickstoff
Copyright: NASA/New Horizons
Woodlands (USA) – Auf der „Lunar and Planetary Science“-Konferenz hat der Leiter der NASA-Mission „New Horizons“ neue Informationen zur geologischen Vergangenheit des ehemals neunten Planeten im Sonnensystem, Pluto, präsentiert. Anhand dieser sehen die Wissenschaftler Belege für einstige Flüsse und Seen aus flüssigem Stickstoff auf der Oberfläche des Zwergplaneten. Selbst heute könnte es in Reservoirs unterhalb der Oberfläche solche flüssige Stickstoffseen noch geben.
Aus den Daten zur Topografie und Modellen zu den Klimazonen des Pluto, wie sie die Sonde noch immer von ihrem Vorbeiflug am Pluto-System im vergangenen Juli (2015) zur Erde funkt, gehe hervor, dass die Temperaturen und Druckverhältnisse auf Pluto vor rund 800.000 Jahren hoch genug gewesen waren, um sonst gefrorenen Stickstoff auf der Pluto-Oberfläche zu schmelzen, erläuterte Alan Stern vom Southwest Research Institute.
Ausschnittsvergrößerung eines möglichen gefrorenen Pluto-Sees.
Copyright: NASA/New Horizons
So sich die Vermutung bestätigt, könnten diese Flüssigkeiten zahlreiche Merkmale der Pluto-Oberfläche erklären, die an Fluss- und Seenbetten erinnern (s. Abb.). „Die Oberflächen einiger dieser Merkmale sind auffallend glatt, ganz so, als sei hier eine einstige Flüssigkeit zu einer ebenen Fläche gefroren“, kommentiert Stern die Bilder und fügt hinzu, dass diese schwer alternativ morphologisch zu erklären seien.
Im Vergleich zur Erde besteht der Pluto mehrheitlich aus tropischen Zonen, also jenen Regionen, über die die Sonne direkt hinweg zieht, während auf der Erde aufgrund der 23 Grad Neigung der Planetenachse relativ zur Sonne nur die Äquatorzonen als tropisch gelten. Allerdings seien die tropischen Zonen des Pluto auch temperaturmäßig nicht mit denen der Erde zu vergleichen, erläuterten die Forscher, da bei einer Achsenneigung von 120 Grad hier sich auch die arktischen Zonen deutlich weiter von den Polen Richtung Äquator ausdehnen und in die tropischen Regionen eindringen. „Diese Regionen sind also sowohl tropischer, als auch arktischer Natur. Das kann man alles nun wirklich nicht mit den Klimazonen der Erde vergleichen „, erläuterte Richard Binzel vom Massachusetts Institute of Technology (MIT).
Die Klimazonen des Pluto.
Copyright: Richard Binzel and Alissa Earle / MIT
Laut den Wissenschaftlern könnte der Pluto vor rund 800.000 Jahren klimatische Extreme durchlebt haben, als die Neigung der Planetenachse ca. 103 Grad erreicht hatte: „Damals hatten sich die tropischen Regionen auf Pluto bis zu den Polen verlagert, während die Äquatorregion arktische Bedingungen durchlebten. (…) Dieser Umstand könne die dunkle Region erklären, die wir heute noch rund um den Äquator des Pluto zu erkennen ist. Hierbei handelt es sich um die einzige Region auf Pluto, die niemals arktisch, sondern stets tropisch war. Das bedeutet, dass sich hier kein Eis ansammeln konnte.“
Diese Plutoregion war laut den neusten Klimamodellen des Zwergplaneten nie arktischen Bedingungen ausgesetzt und zeichnet sich heute noch als dunkles Band ab.
Copyright: NASA/New Horizons
Zu diesem Zeitpunkt während der Pluto-Vergangenheit könnte der atmosphärische Druck an der Oberfläche gerade einmal einem Zehntel des irdischen Drucks auf Meeresspiegelniveau erreicht haben. „Diese Erkenntnis verändert nun wirklich unsere bisherige Vorstellung von diesem kleinen Planeten und wie er funktioniert“, so Stern. „Der gestiegene Druck hätte es flüssigem Stickstoff ermöglicht, sich in Tümpeln, Teichen, Seen und Flüssen an der Oberfläche zu sammeln. „Währe die New-Horizons-Mission damals den Pluto passiert, so hätte sie wahrscheinlich einen deutlich feuchteren Pluto vorgefunden als heute.“
Tatsächlich könnte die Sonde aber auch heute noch Flüssigkeiten auf Pluto abgebildet haben – zumindest indirekt, da es Hinweise auf Gletscherflüsse aus Stickstoff-Eis auf Pluto gibt. Der Druck dieser Gletscher selbst könne dieses Eis auch heute noch schmelzen und zu einer Schicht und Taschen flüssigen Stickstoff im Innern und unter dem Geltscher, in ca. 1 Kilometer Tiefe führen.
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Nahaufnahme von Pluto durch die NASA-Sone New Horizons.
Klicken Sie auf die Bildmitte, um zu einer vergrößerten Darstellung zu gelangen.
Copyright: NASA/JHUAPL/SwRI
Providence (USA) – Bei ihrem Vorbeiflug am Zwergplaneten Pluto lieferte die NASA-Sonde „New Horizons“ vor knapp einem Jahr Hinweise darauf, dass Pluto unter seiner Eiskruste einst einen flüssigen Wasserozean besaß. Eine neue Modellierung der Daten zeigt nun, dass ein solcher Ozean wahrscheinlich sogar heute noch existiert. Das hätte faszinierende Konsequenzen für außerirdisches Leben selbst in den äußersten Regionen unseres Sonnensystems.
Wie das Team um den Doktoranden Noah Hammond von der Brown University aktuell im Fachjournal „Geophysical Research Letters“ (DOI: 10.1002/2016GL069220) berichtet, sei ein heute noch unter der Eiskruste des Pluto verborgener Ozean das Ergebnis von Modellberechnungen der thermalen Evolution des Zwergplaneten, die jetzt mit den neusten New-Horizons-Daten gefüttert wurde: „Sollte Plutos Ozean vor Jahrmillionen eingefroren sei, so hätte dies dazu geführt, dass der Planet selbst sichtbar geschrumpft wäre. Es gibt aber keinerlei Anzeichen für eine globale Kontraktion auf der Pluto-Oberfläche. Sogar das Gegenteil ist der Fall: New Horizons fand Anzeichen dafür, dass sich Pluto ausgedehnt hat.“
Hammond spricht hierbei von „tektonischen Merkmalen der Pluto-Oberfläche“ und sieht in diesen deutliche Belege dafür, dass es auf Pluto auch heute noch einen unterirdischen flüssigen, jedoch mehr und mehr zufrierenden Ozean gibt.
Für besagte tektonische Ausdehnungsmerkmale sehen die Wissenschaftler kaum alternative Erklärungsansätze als der eines zugefrorenen oder sogar heute noch immer zufrierenden Ozeans.
Dehnungsfalten auf der Oberfläche sprechen für einen heute noch teilweise flüssigen verborgenen Ozean auf Pluto.
Copyright: NASA/JHUAPL/SwRI
Das jetzt von Hammond und Kollegen aktualisierte Modell der thermalen Evolution des Pluto sieht gute Chancen für letzteres Szenario eines heute noch existierenden Ozeans: „Aufgrund der niedrigen Temperaturen und des hohen Drucks im Innern von Pluto, hätte sich ein bereits vollständig eingefrorener einstiger Ozean vergleichsweise schnell von normalem Eis in sogenanntes Eis-II verwandelt. Dieses besitzt eine kompaktere kristalline Struktur als Standard-Eis, weswegen ein zu Eis-II gefrorener Ozean ein kleineres Volumen beanspruchen würde und so zu einer globalen Kontraktion (also Zusammenziehen) des Pluto – nicht aber zur beobachteten Ausdehnung geführt hätte.
„Da wir aber keine solchen Oberflächenmerkmale für eine globale Kontraktion sehen, schlussfolgern wir, dass sich bislang noch kein Eis-II gebildet hat und dass der Ozean somit auch noch nicht vollständig eingefroren ist“, so Hammond.
Allerdings geben die Forscher auch zu bedenken, dass die Entstehung von Eis-II von der Dicke der Eisdecke der Pluto-Oberfläche abhängig ist. Nur wenn diese – wie vermutet – etwa 260 Kilometer dick ist, würde sich Eis-II bilden. Ist der Eispanzer dünner, so könnte der einstige Ozean auch schon früher gänzlich eingefroren sein, ohne dass dabei Eis-II entstanden wäre – also auch ohne Anzeichen für ein Zusammenziehen.
Zugleich zeichnet das neuerrechneten Modell jedoch das Bild einer Eisdecke von annähernd 300 Kilometern Dicke oder sogar mehr. Auch die Anzeichen für Stickstoff- und Methaneis, die von New Horizons auf Pluto gefunden wurde, stützen die Vorstellung einer eher dicken Eiskruste: „Alle diese exotischen Eise sind tatsächlich gute Isolatoren“, so Hammond, „die dazu beigetragen haben, dass Pluto weniger seiner inneren (radioaktiven) Wärme ins All verloren hat, als bislang angenommen.“
So unvereinbar dies mit bisherigen Vorstellungen klingen mag: Die neusten Modellierung der New-Horizons-Daten deuten auf einen heute noch flüssige Ozeanumwelt in der äußersten Region unseres Sonnensystems hin.
„Das ist absolut faszinierend“, so Hammond und führt abschließend weiter aus: „Die Möglichkeit, dass es so weit von der Sonne entfernt noch immer einen flüssigen Lebensraum auf Pluto geben könnte – und dass diese Möglichkeit dann auch noch auf weiteren Objekten im Kuiper-Gürtel gegeben sein könnte – ist absolut unglaublich.“
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New Horizons-Aufnahmen des Zwergplaneten Pluto.
Copyright: NASA/APL/SwRI
Providence (USA) – Es wäre eine wissenschaftliche Sensation: Weitere Simulationen von US-Forschern deuten daraufhin, dass der einst neunte und am weitesten von der Sonne entfernte Planet unseres Sonnensystems – der zum Zwergplaneten degradierte Pluto – unter seiner eisigen Oberfläche einen rund 100 Kilometer tiefen Ozean flüssigen Salzwassers besitzt.
Seit dem Vorbeiflug der NASA-Sonde „New Horizons“ im vergangenen Jahr mehren sich die Hinweise auf einen flüssigen Wasserozean auf Pluto. Durch Modellberechnungen und Simulationen eines einen gewaltigen Krater auf Pluto hinterlassenen Einschlags gelang es Wissenschaftlern um Brandon Johnson von der Brown University jetzt erstmals auf die Tiefe und die Zusammensetzung des Ozeans zu schließen.
Wie Johnson und Kollegen aktuell im Fachjournal „Geophysical Research Letters“ (DOI: 10.1002/2016GL070694) berichten, ist der Ozean wahrscheinlich rund 100 Kilometer tief und besitzt einen Salzgehalt, wie er dem des Toten Meeres entspricht.
Während schon frühere Datenauswertungen und thermale Modelle zum Inneren von Pluto und Hinweise auf Plattentektonik für die Existenz eines verborgenen Pluto-Ozeans gesprochen haben (…GreWi berichtete), war es bislang schwer, auf dessen Tiefe und Zusammensetzung zu schließen.
In ihrer Studie konzentrierten sich die Forscher auf die rund 900 Kilometer durchmessende Ebene mit der Bezeichnung „Sputnik Planung“ im westlichen Teil der herzförmigen hellen Region (s. Abb.). Diese ist heute zwar nahezu frei von jeglichen Einschlagskratern, entstand aber selbst wahrscheinlich einst durch den Einschlag eines mindestens 200 Kilometer großen Objekts.
Um nun zu verstehen, was Sputnik Planum mit dem verborgenen Ozean auf Pluto zu tun hat, muss man sich kurz die Position der Region im Verhältnis zum größten der fünf Pluto-Monde Charon vor Augen führen: Pluto und Charon sind aneinander rotationsgebunden. Das heißt, dass beide Körper einander stets die gleiche Seite zuwenden. Spuktnik Planum befindet sich genau auf der Gezeitenachse, die beide Körper (Pluto und Charon) miteinander verbindet. Diese Position legt wiederum nahe, dass die Ebene über eine sogenannte positive Massenanomalie verfügt. Sie verfügt also über mehr Masse, als der Rest von Plutos Eiskruste. Während Charon an Pluto zieht, würde er also stärker an jenen Regionen mit mehr Masse ziehen, was wiederum erklären würde, warum Spuktnik Planum entlang der Gezeitenachse der beiden Körper ausgerichtet ist.
Es ist allerdings ungewöhnlich, dass gerade ein Einschlagsbecken eine positive Massenanomalie aufweisen sollte: „Ein Einschlagskrater ist eigentlich ein Loch im Boden“, kommentiert Johnson und führt weiter aus: „Man würde hier also viel eher eine negative Massenanomalie erwarten. Das hat uns zu der Frage geführt, wie es hier zu einer positiven Masse kommen kann.“
Ein Teil der Antwort auf die Frage sehen die Forscher darin, dass die Kraterebene nach ihrer Entstehung wieder mit Trockeneis angefüllt wurde. Diese Eisschicht fügte der Eben also wieder Masse hinzu. Allerdings ist diese Schicht alleine nicht dick genug, um die positive Masse von Sputnik Planum zu erklären: „Der Rest der Masse wurde wahrscheinlich von einer Flüssigkeit unterhalb der Oberfläche hinzugefügt“, so die Forscher.
„Wie eine auf ein Trampolin fallende Bowlingkugel, so erzeugt ein großer Einschlag nicht nur eine (gewaltige) Delle in einer Planetenoberfläche, sondern wird auch von einem Rückschlag gefolgt, der dann wieder Material aus den Tiefen des Planeteninneren nach oben zieht. Ist dieses nach oben gelangende Material nun dichter als jenes Material, das durch ein Einschlag fortgeschleudert wurde, so verfügt die Kraterebene am Ende wieder über die selbe Masse wie vor dem Einschlag. Geologen sprechen angesichts eines solchen Phänomens von einem isostatischen Ausgleich,“
Da Wasser dichter ist als Eis, könnte ein unter der Oberfläche verborgener Ozean, und die später sich darüber angesammelte Trockeneis-Schicht,die positive Masseanomalie von Sputnik Planum am besten erklären.
„Nun wollten wir dieses Szenario auch anhand von Computermodellen des Pluto auch überprüfen. Das Ergebnis zeigt uns, dass die Entstehung der positiven Masseanomalie stark von der Frage abhängt, wie tief der postulierte Ozean tatsächlich und wie salzhaltig er ist, da Salz die Dichte des Wassers verändert.“
Anhand verschiedener Modelle zeigt sich, dass auf der Grundlage der Eiskruste der darunter verborgene Ozean mindestens 100 Kilometer tief und einen Salzgehalt von rund 30 Prozent haben müsste.
„Es ist schon ziemlich erstaunlich, dass wir mit Pluto einen Himmelskörper haben, der sich so weit von der Sonne entfernt, im äußeren Sonnensystem befindet und dennoch immer noch flüssiges Wasser besitzt“, so Johnson abschließend.
Derzeit suchen die Forscher in weiteren Daten der Sonde nach weiteren Hinweisen für den Pluto-Ozean.
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New Horizons liefert Hinweise für flüssigen Ozean auf Pluto 22. Juni 2016
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Könnte es im unterirdischen Ozean auf Pluto Leben geben?
Falschfarbendarstellung der Topografie des Zwergplaneten Pluto auf der Grundlage der Daten der NASA-Mission New Horizons.
Copyright: P.M. Schenk LPI/JHUAPL/SwRI/NASA
St. Louis (USA) – Verborgen unter der eisigen Oberfläche, soll sich auch auf dem Zwergplaneten Pluto ein Wasserozean befinden (…GreWi berichtete). Allerdings ist dessen Zusammensetzung und Flüssigkeitsgrad vermutlich nicht mit dem irdischer Meere zu vergleichen. Astrobiologen spekulieren dennoch darüber, ob sich auch im Pluto-Ozean exotisches Leben finden lassen könnte.
In einer Artikelreihe Fachjournal „Nature“ berichtet Professor William McKinnon von der Washington University in St. Louis und Mituntersucher der NASA-Mission „New Horizon“ (die im Sommer 2015 den Pluto passierte und derzeit zu weiteren Zielen im Kuiper-Gürtel unterwegs ist), dass Computermodelle und topografische Daten nahelegen, dass sich der verborgenen Pluto-Ozean mindestens 950 Kilometer ausdehnt und mehr als 80 Kilometer tief ist. Das Team um McKinnon geht davon aus, dass der sich unter der herzförmigen Region Sputnik Planitia befindende Ozean stark mit Ammoniak angereichert und von sirupartiger Konsistenz ist.
„Tatsächlich hat die New-Horizons-Sonde Ammoniak als einen Hauptbestandteil des größten Plutomondes Charon und eines weiteren kleinen Pluto-Mondes ausgemacht“, so McKinnon. „Somit kommt es mit großer Sicherheit auch im Innern des Zwergplaneten vor. (…) Ich denke, dort unten findet sich ein sehr kalter, salziger und ammoniakreicher Ozean. Nach irdischen Standards wäre ein solcher Ozean noch nicht einmal ein geeigneter Lebensort für Bazillen – geschweige denn für Fische oder sonstiges Leben, wie wir es kennen. Aber ähnlich wie die Methanmeere auf dem Saturnmond Titan, stellt sich auch auf Pluto die Frage, ob sich darin nicht gänzlich neue, exotische Formen des Leben finden lassen?“
Sollte sich der Pluto-Ozean bestätigen, würde dies weitere kalte Ozeane auf zahlreichen anderen Körpern im Kuiper-Gürtel und darin vielleicht sogar exotische Lebensformen wahrscheinlich machen.
„Das Leben kann viele ungewöhnlichen Umstände tolerieren: starke Salzkonzentrationen, extreme Kälte und Hitze. Ob es allerdings auch derart starke Konzentrationen von Ammoniak übersteht, wie sie notwendig sind, um den verborgenenPluto-Ozean flüssig zu halten, ist fraglich. Ammonika ist ein geradezu perfektes Frostschutzmittel. Auf der Erde dient es aber einigen Mikroorganismen auch zu Herstellung von DNA und Proteinen.
McKinnon vermutet, dass Leben im Pluto-Ozean – so überhaupt vorhanden – lediglich in Form primitiver Mikroorganismen oder sogar nur prä-zellularer Organismen zu finden sein wird.
Während die derzeitigen Überlegungen zwar durchaus plausibel sind, gründen sie aber noch nicht auf direkten Beweisen, gibt selbst McKinnon abschließend zu bedenken. „Wenn wir die Existenz eines solchen Ozeans und seiner Zusammensetzung eindeutig bestätigen wollen, braucht es weitere Schwerkraftmessungen oder Radaruntersuchungen des Pluto-Untergrunds, wie sie zukünftige Missionen zum Zwergplaneten notwendig machen würden. Es obliegt also nächsten Generationen, dort weiter zu machen, wo New Horizons aufgehört hat.“
GreWi-Kurzgefasst
– Unter der eisigen Kruste des Zwergplaneten Pluto liegt wahrscheinlich ein verborgener Wasserozean.
– Damit dieser flüssig sein kann, ist er wahrscheinlich stark Ammoniakhaltig und von siropartiger Konsistenz.
– Während diese vermutete Zusammensetzung für irdisches Leben lebensfeindlich wäre, könnte er einfache exotische Formen des Lebens beherbergen.
– Genauere Informationen können jedoch nur zukünftige Missionen zum Pluto liefern.
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Astronomen rätseln über Röntgenstrahlung von Pluto:
Blick der NASA-Sonde „New Horizons“ auf Pluto.
Copyright: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute
Washington (USA) – Beobachtungen des einst neuen Planeten unseres Sonnensystems zeigen, dass von Pluto starke Röntgenstrahlenemissionen ausgehen. Während auch andere Himmelskörper Röntgenstrahlen abgeben, sorgen die Daten der NASA-Sonde „New Horizons“ und des Röntegnweltraumteleskops „Chandra“ unter Astronomen und Astrophysikern angesichts der Pluto-Strahlung jedoch für Rätselraten.
Während die Röntgenstrahlung anderer Planeten, wie etwa jene von Mars, Venus oder auch die von Kometen mit der Anwesenheit natürlicher Gase wie Argon und/oder Stickstoff in deren Atmosphären bzw. Ausgasungen (Halos) und deren Wechselwirkung mit dem Sonnenwind erklärt werden können, gingen Astronomen bis zum Vorbeiflug der NASA-Sonde „New Horizons“ (NH) im Juli 2015 am Pluto davon aus, dass der seit 2006 zum „König der Zwergplaneten im Sonnensystem“ degradierte Pluto von einer sich weit ins All ausdünnenden Atmosphäre umgeben ist.
Stattdessen zeigten die NH-Daten dann jedoch, dass die Pluto-Atmosphäre, die hauptsächlich aus Stickstoff, Methan und Kohlendioxid besteht, deutlich weniger ausgedehnt ist und dass die Verlustrate, mit der diese Atmosphäre in den Weltraum entschwindet, um das rund Hundertfache geringer ist als zuvor angenommen.
Beobachtungen mit dem Röntgen-Weltraumteleskop Chandra zeigen nun jedoch, dass von Pluto deutlich stärkere Röntgenemissionen ausgehen, als anhand der NH-Daten zur Pluto-Atmosphäre zu erwarten wären.
Auch die Streuung von solaren Röntgenstrahlung durch kleine Staubteilchen aus Kohlen-, Stick- und Sauerstoff, wie sie bei anderen kleineren Körpern im Sonnensystem für deren Röntgenstrahlung sorgen, stimme nicht mit den von Chandra gemessenen Werten überein, berichten die Forscher der John Hopkins University und des Harvard Smithsonian Centers for Astrophysics (CfA) vorab via ArXiv.org und in einer kommenden Ausgabe des Fachjournals „Icarus“.
Weitere Untersuchungen sein nötig, um die „rätselhaften Röntgenstrahlen von Pluto“ genauer zu verstehen.
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Reste eines einstigen Ozeans bilden Oberfläche des Pluto-Mondes Charon:
Der doppelhäftige Pluto-Mond Charon.
Copyright: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute
Mountain View (USA) – Eine aktuelle Studie auf der Grundlage der Daten des Vorbeifluges der NASA-Sonde „New Horizons“ am einst neunten Planeten unseres Sonnensystems Pluto und seinen Monden legt nahe, dass Teile der heutigen Oberfläche des größten Pluto-Mondes Charon in Form von Eruptionen aus einem einst unter der Kruste verborgenen urzeitlichen Ozean stammt.
Wie das Team um Ross Beyer vom Ames Research Center der NASA und dem SETI Institute aktuell im Fachjournal „Icarus“ (DOI: 10.1016/j.icarus.2018.12.036) berichtet, zeigt die Charon-Oberfläche heute noch deutliche Anzeichen einstiger geologischer Aktivität, die auch einigen Oberflächenmerkmalen seines Planeten Pluto gleichen, auf dem der Mangel an eigentlich zu erwartenden Kratern daraufhin deutet, dass hier Material aus dem Untergrund an die Oberfläche gelangte. Einige Forscher vermuten sogar heute noch einen unter der Oberfläche von Pluto gelegenen flüssigen Ozean (…GreWi berichtete, siehe Links u.).
Während die nördliche und südliche Regionen des Pluto-Mondes von Einschlagskratern übersäht sind, weist die südliche Ebene Vulcan Planum auf der stets dem Planeten zugewandten Seite nur wenige größere Einschlagskrater auf. Einige Oberflächenmerkmale wie unverhofft aus der vergleichsweise glatten Ebene herausragende Berge deuten darauf hin, dass die Ebene einst von eisig-schlammigem Untergrundmaterial geflutet wurde, das dann vorhandene Krater aufgefüllt hatte.
Die Forscher vermuten, dass Charon einst wärmer war als heute und über bedeutende Mengen flüssigen Materials in Form eines verborgenen Untergrundozeans verfügte. Statt jedoch heiße Lava, dürfte es sich auf Charon um eisigen Schlamm handeln, der aus eben diesem Untergrund durch sogenannten Kryovulkanismus an die Oberfläche trat.
„Dies könnte auf Charon auf zwei Arten passiert sein: Ein langsamer Ausfluss und Verteilung der Kryomagma auf und über die Oberfläche oder ein deutlich energiereicherer Ausbruch, durch den große Risse in den oberen Schichten der Charon-Oberfläche entstanden, aus der heraus dann große Eisbrocken zurück in den Untergrundozean gelangten.“ (s. Abb.)
In ihrer Studie zeichnen Beyer und Kollegen die beiden wahrscheinlichsten Szenarien dafür, wie in der ebenfalls ungewöhnlich kraterlosen Charon-Ebene Vulcan Planum eisiger Schlamm an die Oberfläche getreten sein könnte (Illu.).
Copyright: James Tuttle Keane, Beyer et al. 2019
Da beide Szenarien – langsam zähe sowie schnelle und energiereiche – zu ähnlichen mit der heutigen Oberfläche von Vulcan Planum übereinstimmenden Merkmalen geführt haben könnten, sollen nun weitere Simulationen zeigen, welches Szenario die heutigen Merkmale am besten erklärt.
Alternativ könnte auch die eisige Oberfläche einst während einer Wärmeperiode geschmolzen und danach wieder rund um die Berge eingefroren sein. Allerdings bewerten die Wissenschaftler dieses Szenario als wesentlich weniger wahrscheinlich, da sich diese Erhitzung in geologisch jüngerer Vergangenheit ereignet haben müsste – und das sei nach bisherigem Wissen „nahezu unmöglich“, so Beyer abschließend.
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Ammoniak auf Pluto nachgewiesen:
Mountain View (USA) – In den Daten des Vorbeifluges der NASA-Sonde “New Horizons” am Pluto im Juli 2015 haben Wissenschaftler Anzeichen für Ammoniak auf der Oberfläche des Zwergplaneten entdeckt. Die Entdeckung könnte weitreichende Konsequenzen für die Frage nach geologischer aber auch biologischer Aktivität auf Pluto haben.
Wie das Team um Dale P. Cruikshank vom Ames Research Center der NASA Cristina Dalle Ore vom SETI Institute aktuell im Fachjournal „Science Advances“ (DOI: 10.1089/ast.2018.1927) berichtet, habe die Entdeckung von Ammoniak auf der Oberfläche des ehemals neunten Planeten im Sonnensystem mehrere potentiell bedeutende Konsequenzen sowohl für unser Bild von Pluto als bis heute geologisch aktivem Himmelskörper als auch für potentielles Leben auf dem Zwergplaneten bzw. im Innern des unter seiner eisigen Oberfläche wahrscheinlich verborgenen flüssigen Wasserozeans.
Zum einen wirke Ammoniak wie ein Frostschutzmittel und verhindere selbst bei Temperaturen deutlich unter dem Gefrierpunkt, dass Wasser gefriert. Erneut lege dieser Umstand die Vorstellung von einem unter der dicken und eisigen Kruste des Pluto verborgenen flüssigen Ozean nahe, für dessen Existenz Forscher gerade in der nördlichen Region Sputnik Planitia immer mehr Hinweise sehen (…GreWi berichtete). Allerdings sei noch nicht klar, ob sich Ammoniak auf dem gesamten Planeten oder nur lokal begrenzt findet.
Blick auf Oberflächenstrukturen in Sputnik Planitia und deren Ammoniak-Signaturen.
Copyright/Quelle: Dale P. Cruikshank et. all
Hinweise auf Ammoniak und Wassereis in der Nähe von Rissen und Spalten in der gefrorenen Oberfläche und von Kratern stützt hinzu die Vorstellung von Eis-Schlammvulkanen. Derartiger “Kryovulkanismus” transportiert eisschlammiges Wasser aus dem Untergrundozean durch besagte Öffnungen an die Oberfläche, wo es sich – ähnlich einem Feuervulkan auf der Erde – an der Oberfläche ablagert,.
Die Kurzlebigkeit von Ammoniak unter Einfluss von UV-Licht und sonstiger kosmischer Strahlung wäre zudem ein deutlicher Hinweis darauf, dass besagte kryovulkanische Aktivität nicht nur in ferner Vergangenheit stattfand, sondern Kryovulkane auch vermutlich in geologisch jüngster Zeit (von heute bis vor wenigen Millionen Jahren) aktiv waren bzw. sind.
Nicht zuletzt steht Ammoniak, biochemisch betrachtet, in einem direkten Zusammenhang mit der Bildung komplexer organischer Moleküle von besonderer prä-biotischer Bedeutung, darunter Aminosäuren, Nukleobasen usw.
In nächsten Schritten wollen die Forscher nun versuchen, das Vorkommen von Ammoniak auf Pluto lokal noch genauer einzugrenzen, zu bestimmen und weitere Orte zu identifizieren, an denen Wasser und Ammoniak aus dem Untergrund an die Oberfläche gelangt. An solchen Orten könnte dann auch eine zukünftige Mission die Zusammensetzung des vermuteten Untergrundozeans anhand von Oberflächenbeprobungen analysieren, ohne in den verborgenen Ozean selbst vordringen zu müssen.
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Heißer Start: Weitere Hinweise auf einen verborgenen Ozean auf Pluto:
Dehnungsfalten auf der Oberfläche von Pluto (siehe Pfeile) weisen auf eine Ausdehnung der eisigen Kruste des Zwergplaneten hin, die auf das Einfrieren eines unterirdischen Ozeans zurückzuführen sind.
Copyright: NASA / Labor für Angewandte Physik der Johns Hopkins University / Southwest Research Institute / Alex Parker
Santa Cruz (USA) – Obwohl Pluto – der mittlerweile zum Zwergplaneten degradierte, ehemals neunte Planet – die Sonne in den frostigen Außenbereichen des Sonnensystems umkreist, verbirgt sich unter seiner frostigen Oberfläche aller Wahrscheinlichkeit nach ein Ozean flüssigen Wassers. In einer neuen Studie präsentieren Wissenschaftler eine Erklärung, wie sich dieser Ozean so weit von der Sonne entfernt bilden und bis heute erhalten konnte.
Wie das Team um Carver Bierson von der University of Santa Cruz aktuell im Fachjournal „Nature Geoscience“ (DOI: 10.1038/s41561-020-0595-0) berichtet, sei durch die Anreicherung von neuem Material während der Entstehung des Pluto möglicherweise genug Wärme erzeugt worden, dass ein flüssiger Ozean entstehen konnte, der bis heute trotz der gewaltigen Distanz zur Sonne, unter einer eisigen Kruste bestehen kann.
Das von den Wissenschaftlern und Wissenschaftlerinnen beschriebene Szenario eines derartigen “Heißstarts” steht im Gegensatz zu der traditionellen Ansicht, dass Plutos Ursprünge eine Kugel aus gefrorenem Eis und Gestein waren, innerhalb derer der radioaktive Zerfall genug Wärme erzeugt haben könnte, um das Eis zu schmelzen und so einen unterirdischen Ozean entstehen zu lassen.
“Forscher haben lange über die thermische Entwicklung von Pluto und die Überlebensfähigkeit eines bis heute erhaltene flüssigen Ozeans nachgedacht”, erläutert Co-Autor Francis Nimmo, Professor für Erd- und Planetenwissenschaften an der UC Santa Cruz. “Jetzt, da wir Bilder von Plutos Oberfläche von der ‚New Horizons‘-Mission der NASA haben, können wir das, was wir sehen, mit den Vorhersagen verschiedener thermischer Evolutionsmodelle vergleichen.”
„Da sich Wasser beim Gefrieren ausdehnt und beim Schmelzen zusammenzieht, haben die Heißstart- und Kaltstartszenarien unterschiedliche Auswirkungen auf die Tektonik und die daraus resultierenden Oberflächenmerkmale des Pluto“, erklärt der Erstautor des Artikels und UCSC-Doktorand Bierson.
“Wenn Pluto kalt angefangen hätte und das Eis innerlich geschmolzen wäre, hätte er sich zusammengezogen. In diesem Fall sollten wir Kompressionsmerkmale auf der Pluto-Oberfläche sehen, während sich der Planet, wenn er heiß entstanden wäre, ausdehnen sollte, weil der Ozean nach wieder gefroren wäre. In diesem Fall sollten wir Ausdehnungsmerkmale auf der Oberfläche sehen”, erläutert Bierson weiter. “Tatsächlich sehen wir viele Anzeichen einer solchen Expansion (s. Abb.), aber wir sehen keine Anzeichen einer Kompression. Von daher stimmen die Beobachtungen besser mit Pluto überein, der bereits mit einem flüssigen Ozean begann.”
Tatsächlich ist die thermische und tektonische Entwicklung eines „Kaltstart-Pluto“ bereits kompliziert, da der unterirdische Ozean nach einer anfänglichen Phase des allmählichen Schmelzens wieder beginnen würde zu gefrieren. Eine Kompression der Oberfläche würde also früh auftreten, gefolgt von einer neueren Erweiterung. Mit einem heißen Start würde eine Ausdehnung in der gesamten Geschichte von Pluto erfolgen, so die Forscher.
“Die ältesten Oberflächenmerkmale auf Pluto sind schwerer zu identifizieren, aber es sieht so aus, als ob es sowohl eine alte als auch jüngere Ausdehnungsmerkmale an der Oberfläche gab und gibt”, erklärt Nimmo.
Die nächste Frage, die sich den Forschern stellte, war jene, ob genug Energie zur Verfügung stand, um Pluto einen solchen „Heißstart“ zu ermöglichen. Die beiden Hauptenergiequellen wären Wärme, die durch den Zerfall radioaktiver Elemente im Gestein freigesetzt wird, und Gravitationsenergie, die freigesetzt wird, wenn neues Material die Oberfläche des wachsenden Protoplaneten bombardiert.
Biersons Berechnungen zeigten nun, dass, wenn die gesamte Gravitationsenergie als Wärme zurückgehalten würde, zwangsläufig ein anfänglicher flüssiger Ozean entstehen würde. In der Praxis würde jedoch ein Großteil dieser Energie von der Oberfläche wegstrahlen, insbesondere wenn die Anreicherung von neuem Material langsam erfolgt wäre.
“Wie sich Pluto zusammensetzte, ist für seine thermische Entwicklung von großer Bedeutung”, erläutert Nimmo. “Wenn er zu langsam entstand, hätte das heiße Material an der Oberfläche Energie in den Weltraum abgestrahlt. Wenn er aber schnell genug entstand, wäre die Wärme im Inneren eingeschlossen worden.”
Die Forscher haben errechnet, dass Pluto, wenn er sich über einen Zeitraum von weniger als 30.000 Jahren gebildet hätte, heiß begonnen hätte. Wenn stattdessen eine Akkretion (Ansammlung und Zusammenballung von Material über einige Millionen Jahre stattgefunden hätte, wäre ein heißer Start nur möglich, wenn große Impaktoren ihre Energie tief unter der Oberfläche vergraben hätten.
Die neuen Erkenntnisse deuten darauf hin, dass auch andere große Objekte des Kuipergürtels wahrscheinlich ebenfalls heiß angefangen haben und somit auch frühe Ozeane haben könnten. Diese Ozeane könnten sich auch in den weiteren größten hiesigen Objekten wie den Zwergplaneten Eris und Makemake bis heute erhalten haben.
“Selbst in dieser kalten Umgebung, die so weit von der Sonne entfernt ist, könnten sich also Welten schnell und heiß und damit auch mit flüssigen Ozeanen gebildet haben, die bis heute unter der eisigen Oberfläche verborgen sind”, so Bierson abschließend.
Quelle: University of Santa Cruz, Nature Geoscience
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Eisvulkane auf Pluto deuten auf verborgenen und vielleicht auch lebensfreundlichen Ozean:
Strukturen auf dem Zwergplaneten Pluto haben US-Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler als Kuppeln von Eisvulkanen identifiziert (blau markiert).
Copyright: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute
Colorado (USA) – Auf dem Zwergplaneten Pluto haben US-Wissenschaftler mehrere große Eisvulkane entdeckt, deren Merkmale auf ein vergleichsweise junges Alter der Strukturen hindeuten. Das wiederum könnte ein Hinweis darauf sein, dass das Innere des einst neunten Planeten aktiver und wärmer ist als bislang gedacht und das sich dichter als bislang gedacht unter der eisigen Oberfläche auch heute noch ein flüssiger Wasserozean befindet – in dem es dann sogar Leben geben könnte.
Wie das Team um die NASA-Projektwissenschaftlerin Dr. Kelsi Singer vom Southwest Research Institute (SwRI) aktuell im Fachjournal “Nature Communications” (DOI: 10.1038/s41467-022-29056-3) berichtet, finden sich in einer Großregion südwestlich der hellen herzförmigen Region mit der Bezeichnung Sputnik Planitia zahlreiche Kuppeln als Folge von langsamem Kryovulkanismus – also zäh fließend austretenden, vermutlich schlammigen Eisvulkanen.
Die Vulkankuppeln sind 1-7 Kilometer hoch und breiten sich von 30 bis zu 100 Kilometern über das Gelände aus, bilden dabei teilweise komplexe und für solche Vulkane charakteristische Strukturen wie etwa miteinander verbundene Hügel und Täler.
Der Umstand, dass sich in dieser Region keine Einschlagkrater finden, wie sie die sonstige Oberfläche des Zwergplaneten prägen, spricht dafür, dass die das Gelände derart geformten Ausflüsse geologisch jüngeren Datums sind, auch weiterhin Material nachfließt und die Landschaft zu auffüllt und formt.
Auch wenn das Eismaterial aufgrund der niedrigen Temperaturen und atmosphärischen Druckverhältnisse an der Pluto-Oberfläche unmittelbar zu Eis gefriert, muss es für den Vorgang des Kryovulkanismus einen Mechanismus im Inneren des Zwergplaneten geben, der diesen genügend erwärmt, um Wasser durch die Vulkane an die Oberfläche zu befördern. EIne derartige Form des Kryovulkanismus fürfte im gesamten Sonnensytem einzigartig sein.
„Pluto scheint also bis in geologisch jüngste Vergangenheit Wärme im Inneren aufrecht erhalten zu haben, wie wir dies bislang nicht für möglich hielten“, schlussfolgern die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler. „Kryovulkanische Flüsse wie jene, die derart große Strukturen erzeugen können, könnten entweder wie Zahnpaste in Form fester Gletscher austreten oder aber die gefrorenen Eiskappen von vergleichsweise dicht unter der Oberfläche befindlichem flüssigen Material darstellen, das sogar heute noch fließt.“
Sollte sich unter der eisigen Oberfläche bis heute ein flüssiger Ozean bewahrt haben, müssten einige bislang bekannt geglaubte Prozesse der Planetenentstehung und -entwicklung neu gedacht werden, so die Forschenden. Zugleich würde sich durch die Kombination einer dafür notwendigen inneren Wärmequelle auch die Frage nach der Lebensfreundlichkeit eines solches unterirdischen Ozeans stellen. „Organismen, die in einer solchen Umgebung gedeihen müssten, wären vor viele Herausforderungen gestellt”, gibt Singer gegenüber CNN zu bedenken. „Sie bräuchten beispielsweise eine Nährstoffquelle. Zudem deutet einiges darauf hin, dass die Eisvulkane nur periodisch ausfließen, ihre Aktivität also variabel ist. Wenn dies auch für das angenommene Wasser und dessen Wärme gilt, wäre auch das für Leben (wie wir es kennen) schwierig.”
Recherchequelle: SwRI
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Neues von Pluto:
https://archive.org/details/neues-von-pluto-arte
Wie die geheimnisvolle Welt des Pluto aussieht:
https://archive.org/details/modysee-wie-...-pluto-aussieht
Zwergplanet Pluto - Geologisches Wunder im Eismeer - Plutos Geheimnisse:
https://archive.org/details/zwergplanet-...smos-welt-space
Pluto - Unser Tor ins ferne Sonnensystem:
https://archive.org/details/pluto-unser-...ne-sonnensystem
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