Dwergplaneet Pluto is mogelijk superkomeet

Zonnestelsel

Stikstof in een gletsjer op Pluto kan erop wijzen dat de dwergplaneet een samenklontering van een miljard kometen is.

Foto NASA/JHUAPL/SwRI

Pluto bestaat mogelijk uit een samenballing van een miljard kometen – hemellichamen van ijs, stof en gas – die samen een ‘superkomeet’ vormen. Twee wetenschappers van het Southwest Research Institute in San Antonio, Texas, verkondigden die nieuwe theorie voor het ontstaan van de verre dwergplaneet (met een diameter van 2.400 kilometer) vorige week in Icarus.

Ook van de aarde en de overige planeten van ons zonnestelsel wordt gedacht dat ze zijn ontstaan door samenklontering van kleine objecten – rotsachtige in dit geval. Het idee dat in het buitengebied van het zonnestelsel, waar het extreem koud is, kilometers grote brokken ijs zijn samengeklonterd, is dus niet heel vreemd.

Christopher Glein en Hunter Waite baseren hun idee op een schatting van de hoeveelheid moleculaire stikstof in ‘Sputnik Planitia’. Dat is een omvangrijke gletsjer, waarin het overgrote deel van de stikstof op Pluto lijkt te zijn opgeslagen. De schatting blijkt in goede overeenstemming te zijn met de hoeveelheid stikstof die je mag verwachten als de dwergplaneet is opgebouwd uit ruwweg een miljard kometen van het soort 67P/Churyumov-Gerasimenko. Van deze komeet wordt vermoed dat hij afkomstig is uit de zogeheten Kuipergordel – het verre buitengebied van ons zonnestelsel waar ook Pluto deel van uitmaakt.

Het een en ander volgt uit gegevens van de ruimtesondes New Horizons (NASA) en Rosetta (ESA). New Horizons scheerde op 14 juli 2015 op een afstand van 12.500 kilometer langs het oppervlak van Pluto. Rosetta cirkelde vanaf augustus 2014 ruim twee jaar lang om de komeet ‘67P’. Daarbij zijn gegevens verzameld over onder meer de chemische samenstelling van de beide hemellichamen.

De temperaturen op het oppervlak van Pluto lopen uiteen van ruwweg 240 tot 220 graden onder nul. Zelfs bij deze lage temperaturen is stikstofijs niet volkomen stijf bevroren: het is vervormbaar en kan ‘stromen’ zoals aardse gletsjers dat doen. In ‘warmere’ perioden treedt sublimatie op, waarbij het ijs rechtstreeks in dampvorm overgaat. Dat is waar Pluto zijn ijle atmosfeer aan te danken heeft.

De vraag is waar dat stikstof vandaan komt. Een van de mogelijkheden is dat het simpelweg afkomstig is uit de zogeheten protoplanetaire schijf – de schijf van restmateriaal die 4,5 miljard jaar geleden rond de pas gevormde zon achterbleef. Op grote afstand van de zon bestond deze schijf uit ijs dat allerlei stikstofverbindingen kan hebben bevat. In dat geval moet Pluto een rotsachtige kern hebben, die vluchtige stoffen uit de protoplanetaire schijf heeft aangetrokken. Dit proces wordt ‘accretie’ genoemd.

In hun artikel komen Glein en Waite met een alternatief model, waarbij Pluto dus een samenklontering is van kometen die in samenstelling overeenkomen met ‘67P’. Omdat de dwergplaneet ruwweg duizend keer zo groot is als de komeet, zouden voor zijn vorming zo’n miljard kometen nodig zijn geweest.

Dwergplaneet met ijle atmosfeer

Via modelberekeningen komen Glein en Waite tot de conclusie dat zowel het ene als het andere scenario de hoeveelheid stikstof op Pluto kan verklaren. De twee scenario’s zitten er echter flink naast als het gaat om de relatieve hoeveelheid koolstofmonoxide in de ijle atmosfeer van de dwergplaneet. Deze is hoe dan ook veel geringer dan voorspeld.

Veel van het oorspronkelijke koolstofmonoxide op Pluto is dus ‘zoek’. Wellicht is dat slechts schijn en is het koolstofmonoxide simpelweg in diepere ijslagen opgeslagen. Het is ook mogelijk dat de moleculen bij latere chemische reacties zijn afgebroken.

Alles overwegende komen de beide wetenschappers tot de conclusie dat het tweede scenario – dat van de samenklonterende kometen – een streepje vóór heeft op het accretiemodel. Ze benadrukken echter dat er nog tal van onzekerheden bestaan over de precieze samenstelling van Pluto. Ook is het denkbaar dat beide scenario’s een rol hebben gespeeld bij de vorming van de verre ijswereld.

    • Eddy Echternach