IJsdwerg Pluto kende mogelijk een hete geboorte

Astronomie Pluto was niet altijd een ijsbol, betogen Amerikaanse onderzoekers: de dwergplaneet begon warm, en had al snel een oceaan.

Het oppervlak van Pluto, gefotografeerd door het ruimtevaartuig New Horizons.
Het oppervlak van Pluto, gefotografeerd door het ruimtevaartuig New Horizons. Foto NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute

De dwergplaneet Pluto had mogelijk een hete start, waardoor er al vroeg een oceaan stroomde onder zijn ijzig koude oppervlak. Dit scenario werken drie Amerikaanse onderzoekers uit in een publicatie die maandag verscheen in Nature Geoscience.

Pluto bevindt zich in het verre en extreem koude buitengebied van ons zonnestelsel. Dankzij de opnames die NASA’s ruimtesonde New Horizons in 2015 maakte, weten we dat de dwergplaneet geologische activiteit kent. Aan het oppervlak zijn barsten en breuken te zien en daaronder lijkt een oceaan te stromen.

De heersende gedachte was dat Pluto ijskoud begon, bijvoorbeeld door het samenklonteren van brokken ijs, stof en gas. Recenter is daar een heter scenario bij gekomen: Pluto begon warm (onder andere door radioactief verval van aluminium), en bijna meteen ontstond de oceaan.

„Dat Pluto heet begonnen is, vind ik aannemelijk”, zegt Bert Vermeersen, hoogleraar planetaire exploratie aan de TU Delft. „De onderzoekers hebben die mogelijkheid voor het eerst uitgewerkt in degelijke modellen.” Ze modelleerden de koude en de warme start en bepaalden de gevolgen ervan voor het oppervlak van de dwergplaneet.

De temperatuurverschillen zorgen voor verschillende geologische activiteit aan het oppervlak van de dwergplaneet, legt Bernd Andeweg, geoloog aan de Vrije Universiteit Amsterdam, uit. Hij vindt het onderzoek „een interessant gedachtenexperiment”.

Verschrompelde perzik

Bij een koude start zou het verval van radioactief materiaal in de kern van Pluto zorgen voor warmte, waardoor het ijs rondom de kern geleidelijk smelt. „Gesmolten neemt ijs minder ruimte in, waardoor de dwergplaneet krimpt”, vertelt Andeweg. „Daardoor verschrompelt de ijsschil aan het oppervlak, als de schil van een perzik die te lang op de fruitschaal ligt.” Na verloop van tijd neemt het radioactieve verval af, waardoor het water gedeeltelijk herbevriest en het materiaal uitzet. Dat levert kenmerkende barsten en breuken op in het ijzige oppervlak dat door de uitzetting opgerekt wordt.

In het model met de hete start is de oceaan al bijna vanaf het begin aanwezig, waardoor er geen inkrimping plaatsvindt. Wel koelt de warme dwergplaneet geleidelijk af, waardoor de oceaan steeds verder bevriest. Hierdoor zet het materiaal steeds verder uit en wordt de buitenste ijsschil continu opgerekt.

De onderzoekers vergeleken de modelresultaten met New Horizons’ foto’s van Pluto. Daarop zijn weinig tot geen aanwijzingen te zien voor oppervlaktestructuren die ontstaan door een krimpende dwergplaneet. Ze zien enkel breuken in de dikke ijslaag die duiden op oprekking.

Helemaal overtuigd is Andeweg niet. „Als je geen scheuren ziet die op compressie duiden, kan die compressie er nog wel geweest zijn. Het is mogelijk dat de dwergplaneet niet genoeg kromp om zichtbare structuren te veroorzaken in het ijsoppervlak. Of breuken door compressie zijn later ‘hergebruikt’ bij de oprekking. Hoe dat op aarde werkt is duidelijk. Voor Pluto zou dit verder uitgewerkt moeten worden om overtuigend aan te tonen dat de dwergplaneet heet begon.”