Die Atmosphäre von Pluto enthält mehr Methan als bisher angenommen und ist durchschnittlich rund vierzig Grad Celsius wärmer als die Oberfläche des Zwergplaneten. Ältere Messwerte waren ungenauer, weil bisher nur die oberen Atmosphärenschichten untersucht werden konnten.

Bereits seit den 1980er Jahren ist bekannt, dass Pluto eine dünne Atmosphäre besitzt, die sich hauptsächlich aus Stickstoff, Spuren von Methan und wahrscheinlich auch Kohlenmonoxid zusammensetzt.

Wissenschaftler nutzten bisher Okkultationen, um mehr über die Gashülle zu erfahren. Dabei schiebt sich der Zwergplanet von der Erde aus gesehen vor einen Stern, dessen Licht für wenige Augenblicke Plutos dünne Atmosphäre durchquert. Aus der spektroskopischen Analyse dieses Sternlichts lassen sich danach die Zusammensetzung und die Temperatur der Gashülle ableiten. Mit dem Verfahren können aber nur die oberen Schichten untersucht werden. Diese sind mit durchschnittlich minus 170 Grad Celsius rund fünfzig Grad wärmer als Plutos eisige und steinige Oberfläche.

Entfernt sich der Zwergplanet auf seiner stark elliptischen Umlaufbahn von der Sonne, friert seine Gashülle allmählich aus und fällt auf die Oberfläche. Steht er näher an unserem Zentralgestirn – so wie es momentan gerade der Fall ist – steigt die Oberflächentemperatur wieder, wodurch die Eisschicht sublimiert, also direkt in den gasförmigen Zustand übergeht.

Wissenschaftler der Europäischen Südsternwarte (ESO) in Chile richteten das Acht-Meter-Teleskop Antu mit seinem Spektrographen CRIRES (CRyogenic InfraRed Echelle Spectrograph) auf Pluto. Mit Hilfe von CRIRES lassen sich auch die tieferen Atmosphärenschichten analysieren und damit ein aussagekräftigeres Bild von Plutos Gashülle erhalten.

Dafür wird die Optik des Geräts auf unter minus 200 Grad Celsius abgekühlt, seine Detektoren sogar auf fast minus 250 Grad Celsius. Die Untersuchungen zeigten, dass die durchschnittliche Temperatur der gesamten Atmosphäre minus 180 Grad Celsius beträgt, also etwa vierzig Grad wärmer ist als die rund minus 220 Grad Celsius kalte Oberfläche.

Den großen Temperaturunterschied führen die Astronomen auf die überraschend hohe Konzentration von Methan zurück, die sie in der Atmosphäre fanden. Mit rund einem halben Prozent aller Moleküle scheint es nach Stickstoff das zweithäufigste dort vorhandene Gas zu sein. Als Erklärung für diese Zusammensetzung kommen zwei Modelle in Frage: Entweder ist Plutos Oberfläche von einer dünnen Methanschicht bedeckt, welche die Sublimation des Stickstoff-Frostes erschwert, oder das Methan kommt in einzelnen Gebieten konzentriert vor.

Plutos Atmosphäre hat noch eine weitere Überraschung zu bieten: Im Gegensatz zur irdischen Gashülle steigen bei Pluto die Temperaturen in den höheren Atmosphärenschichten an. Um rund drei bis fünfzehn Grad Celsius pro Kilometer. Auf der Erde sinken die Temperaturen normalerweise um etwa sechs Grad Celsius pro Kilometer. Unter gewissen Wetterbedingungen kann es aber auch bei uns vorkommen, dass die Luft in Bodennähe kälter ist als weiter oben. Meteorologen nennen dies Inversionslage.

Pluto besteht hauptsächlich aus einer Mischung von Eis und Gestein. Der Grund, weshalb seine Oberfläche derart kalt ist, liegt einerseits bei seiner enormen Entfernung zur Sonne, andererseits aber auch an seiner temporären Atmosphäre und an der Eissublimation auf der Oberfläche. So wie Schweiß unseren Körper kühlt, während er von der Haut verdunstet, senkt die Eissublimation auf Pluto die Oberflächentemperatur. Ein großer Erkenntnisgewinn über Pluto ist für das Jahr 2015 zu erwarten. Dann erreicht die NASA-Sonde New Horizons den Zwergplaneten.

Mirco Saner