Pluto vrieskist met interstellaire materie

Astronomen van de universiteit van Hawaï hebben stikstof op Pluto gevonden.

Dit is de derde stof die men in de afgelopen zestien jaar op deze verre planeet heeft ontdekt. Al eerder waren methaan en koolmonoxyde gevonden. De stoffen verraden zich via zwakke spectraallijnen in het door Pluto teruggekaatste zonlicht. Een heel klein deel van dit zonlicht wordt door het oppervlak geabsorbeerd, waardoor er wat ijs verdampt en er in het spectrum op bepaalde golflengten spectraallijnen ontstaan.

Pluto is de kleinste en buitenste planeet van het zonnestelsel. Met zijn diameter van 2300 km is hij kleiner dan onze maan. Hij staat zo ver van de zon dat het aan het oppervlak 220 graden vriest. In 1988 schoof Pluto precies voor een zwakke ster langs en kon men uit het geleidelijk verdwijnen en wederverschijnen van die ster afleiden dat de planeet een atmosfeer heeft. De "luchtdruk' aan het oppervlak is echter zeer gering: één honderdduizendste van die op aarde.

De atmosfeer van Pluto bestaat uit stoffen die ondanks de lage temperatuur uit het ijsoppervlak verdampen. Als gevolg van de zeer elliptische baan van Pluto wordt die atmosfeer in de loop van één Pluto-jaar (248 aardse jaren) periodiek dichter en dunner. In de jaren tachtig en negentig staat Pluto het dichtst bij de zon (zelfs dichter dan de op één na verste planeet Neptunus) en verdampt er meer van het oppervlak dan bij grotere afstand tot de zon. Pluto gedraagt zich in dit opzicht enigszins als een komeet.

Aanvankelijk dacht men dat de atmosfeer grotendeels uit methaan zou bestaan, maar de astronomen denken nu dat stikstof overheerst. Stikstof heeft een veel hogere dampspanning dan methaan en deze dampspanning bepaalt in welke mate een stof uit zijn ijstoestand in gas kan overgaan. De dampspanning van koolmonoxyde ligt tussen die van stikstof en methaan in, zodat men nu ook veronderstelt dat koolmonoxyde na stikstof het meest in de atmosfeer van Pluto voorkomt.

De ontdekking van de absorptielijn van stikstof is belangrijk omdat op Pluto nu dezelfde stoffen blijken voor te komen als in de gas- en stofwolken tussen de sterren. Dit maakt het weer aannemelijker dat de samenstelling van Pluto een goede afspiegeling vormt van de oerwolk waaruit het zonnestelsel is ontstaan. Bij de andere planeten is die "oermix' door (foto)chemische processen veranderd, maar Pluto is blijkbaar een goede vrieskist geweest.

Overigens bestaat ook de atmosfeer van Triton, de grote maan van Neptunus, voor het grootste deel uit stikstof. Deze maan heeft ook ongeveer dezelfde diameter, massa en dichtheid als Pluto. Dit wijst er sterk op dat Pluto (inclusief zijn maan Charon) en Triton verwante objecten zijn en wellicht ook op een gelijksoortige manier zijn ontstaan. Hoe, dat is nog een raadsel.