Pluto och månen Charon. Foto: Nasa

Rymdsondens bilder gav Pluto en ”revansch”

2021-08-22 06:00  

För 15 år sedan berövades Pluto sin status som planet. Men med New Horizons högupplösta bilder fick himlakroppen sin ”revansch” – och forskare började fundera på om det finns spår av liv på Pluto.

Eva Olsson

Pluto har länge ansetts vara en liten, kall och anspråkslös dvärgplanet längst ut i vårt solsystem. 24 augusti 2006 beslutade Internationella astronomiska unionen (IAU) att Pluto inte längre skulle kallas planet – den uppfyllde inte ett av tre krav på en planet som IAU antog (läs mer i faktarutan längre ned i texten).

Nasas rymdsond New Horizons flög förbi 2015 och bilderna som skickades hem chockade en hel forskarvärld.

Det mest oväntade var upptäckten att Pluto har förutsättningar för liv.

Karin Öberg, professor i astronomi vid Harvard University, och grundare av Öberg Astrochemistry Group vid Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics.

Karin Öberg, professor i astronomi vid Harvard University, och grundare av Öberg Astrochemistry Group vid Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, forskar på hur molekyler i rymden bildas och hur de kan utvecklas till större molekyler som är kopplade till livets ursprung.

När hon såg bilderna från New Horizons var hennes första tanke att Pluto verkligen ser ut som en planet, med sin egen terräng och atmosfär.

– Flera månar i vårt solsystem ser också ut som planeter, så ur ett beboelighetsperspektiv verkar det inte spela någon roll om det är en planet, måne eller dvärgplanet.

New Horizons i september 2005. Foto: Nasa

New Horizons har varit på resa sedan 2006

Rymdsonden New Horizons sköts upp av Nasa 2006 för att utforska solsystemets yttre delar och efter nästan tio år, i juli 2015 var den framme vid Pluto. New Horizons var konstruerad för att flyga förbi och ta högupplösta bilder på Plutos yta och sedan fortsätta vidare ut i Kuiperbältet.

Läs mer: Astrofysikern: ”I alla scenarier tar vårt universum slut” 

Plutos solbelysta sida kunde fotograferas så nära som 12 000 kilometer från ytan vilket gav extremt högupplösta bilder. Rymdsonden var också utrustad med andra instrument, bland annat flera spektrometrar för att kunna analysera Plutos atmosfär och yta.

Pluto som det skulle se ut från 1 800 kilometers avstånd. Bild framställd utifrån data från instrumenten ombord på New Horizons när rymdsonden flög förbi 14 juli 2015. Foto: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute

Forskare, som inte hade förväntat sig mer än ett kallt, slätt och livlöst klot, blev förstummade av de otroliga bilderna som New Horizons skickade hem. De visade ett landskap med bergskedjor, kratrar, djupa dalar och vidsträckta slätter i en oväntad färgskala från mörkaste rött till vitaste vitt.

Plutos ”hjärta”, Sputnik Planitia

Plutos höga berg och djupa dalar har formats av meteoritnedslag under flera miljarder år. Men det finns också ett stort område, format som ett hjärta, som är helt utan kratrar och nedslagsplatser. Området döptes till Sputnik Planitia men kallas informellt för Plutos hjärta på grund av dess form. Det är troligen ett resultat av ett enda stort meteoritnedslag som inträffat när Pluto var ung.

Spektrografiska analyser visar att Plutos yta består mestadels av vatten-is, men stora delar av Plutos hjärta visade sig innehålla kväve-is. Forskarna tror att stora mängder kväve har strömmat in och fyllt den enorma kratern och bildat en bassäng av fast men mjuk kväve-is. Den mjuka isen rör sig långsamt och bildar ett välordnat mönster på ytan. Bilderna visar även att ismassa underifrån drivs upp till ytan.

Högupplöst bild av Plutos yta. Bergsformationerna kallad al-Idrisi intill isområdet Sputnik Planitia, i Plutos ”hjärta” Foto: NASA/JHUAPL/SwRI

Strukturen på ytan tros ha uppstått av geologiska konvektionsströmmar under ytan som pågår än idag. Konvektionsströmmar är ett slags virvelrörelser som kan uppstå när det kommer stark värme underifrån. Samma typ av mönster kan man se när det bildas moln och även på solens yta. För att konvektionsströmmar ska kunna existera måste Pluto ha ett varmt inre och geologisk aktivitet.

Därför kan frusna planeten ha vulkaner

Bilderna från New Horizons har en enastående kvalitet och forskare har kunnat studera bildernas enorma detaljrikedom. Bland bergskedjor, dalar och slätter har man även upptäckt stora vulkaner av is.

Men hur kan det finnas isvulkaner på ett fruset klot? Plutos yta är -233 grader Celsius och vatten skulle inte kunna flyta någon längre sträcka. Det borde frysa till is på nolltid.

Förklaringen kan finnas i en gigantisk spricka (Virgil Fossa) som är flera hundra kilometer lång och minst 5 kilometer djup. Sprickan har en intensiv röd färg och den röda färgen visade sig innehålla ammoniak. Det skulle kunna förklara varför vatten kan flyta på Pluto.

Isområde med kväve-is i den västra delen av Sputnik Planitia. Foto: NASA/JHUAPL/SwRI

Ammoniak kan nämligen sänka vattnets fryspunkt med upp till 100 grader och en blandning av ammoniak och vatten blir till en trögflytande vätska på Pluto. Forskarna tror att det är så vulkanerna har bildats. Vätskan har trängt upp ur Plutos inre, brutit igenom isen och runnit över ytan precis som lava innan den har frusit och bildat de isvulkaner vi ser idag. Ammoniak kan alltså få is att flyta som lava men för att vulkaner ska få utbrott behövs ändå värme.

Mer geologisk aktivitet än vad man trott

Länge har forskarna trott att Pluto är för liten och har för låg densitet för att radioaktivitet och värme skulle kunna uppstå i dess inre. Men mycket tyder nu på att Pluto har någon form av värme och geologisk aktivitet i sitt inre.

På jorden finns det gott om geologisk aktivitet. Det beror på att det i jordens kärna finns tillräckligt med radioaktivt material för att alstra de enorma mängder värme som behövs för att producera bland annat vulkaner, jordbävningar och den tektoniska plattaktivitet som får berg att resa sig.

Pluto och Charon. Bilden är tagen med instrumentet Lorri och är kombinerat med färgdata från kameran Ralph, båda på New Horizons, 13 och 14 juli 2015. Foto: NASA/JUAPL/SwRI

Även om Pluto har någon form av inre värme så anser forskarna att Pluto borde vara för liten för att kunna behålla sin värme. Det måste finnas något som håller värmen kvar. En teori är att Plutos yta består av gashydratsnö som bildar ett isolerande skikt som är tillräckligt tjockt för att låta viss värme stanna kvar.

Gashydrater är lättflyktiga gaser, som till exempel metan, som är inkapslade i isens kristallstruktur. Stora mängder gashydrater finns på jordens kallaste platser som Arktis och Antarktis.

Har Pluto ett underjordiskt hav?

Forskare tror att lagret av gashydratsnö isolerar värmen i Plutos inre från den kalla ytan och håller kvar tillräckligt mycket värme för att is ska kunna smälta. Det innebär att det kan finnas ett område med flytande vatten under ytan.

Man har inte funnit något underjordiskt hav på Pluto, men det finns tecken på att det finns flytande vatten någonstans mellan den kalla ytan och det varma inre. Forskare har också upptäckt underjordiska hav av flytande vatten på andra himlakroppar i de yttre delarna av solsystemet, bland annat på Jupiters måne Europa och Saturnus månar Enceladus och Titan.

Finns det flytande vatten kan det finnas liv. Nästan överallt på jorden där det finns vatten finns det någon form av liv.

New Horizons sköts upp från Cape Canaveral med en Atlas V-raket 19 januari 2006. Foto: Nasa

Långt från solen, men strålarna når fram

Bilderna från New Horizons visar att Pluto har en atmosfär med tydligt skiktade lager, precis som på jorden. Mätningar visar att atmosfären består mestadels av kväve, men även små mängder metan och kolmonoxid. Det är biologiskt intressanta ämnen för de kan bilda kvävebaser, som i sin tur är huvudbeståndsdelarna i dna och rna som finns i allt levande på jorden.

Läs mer: James Webb-teleskopet ska se till tidernas begynnelse  

Trots Plutos långa avstånd till solen påverkas atmosfären av solens ultravioletta strålar. När de träffar molekyler i Plutos atmosfär bryts de kemiska bindningarna och ombildas slumpvis till mer komplexa ämnen.

Det kan liknas vid smog och dis som bildas i storstadsregioner. Smogen uppstår på grund av att bland annat kolväten från bilars avgaser träffas av solens strålar och återbildas till större sotpartiklar som lägger sig i olika skikt.

Dvärgplaneten Pluto. Bild från rymdsonden New Horizon. Foto: Nasa

De röda färgerna på Plutos yta kommer inte bara från ammoniak som man hittat i Virgil Fossa, utan även från organiska molekyler som klumpat ihop sig och fallit ned från atmosfären som regn. Analyser av den röda färgen visar också att organiskt material tränger upp till ytan från Plutos inre genom sprickor i isskorpan.

– Plutos kväverika atmosfär och yta är definitivt intressanta och säger oss nog någonting viktigt om var och hur planeter som Pluto bildas, säger Karin Öberg.

Är liv på Pluto möjligt?

Några av de byggstenar som anses vara nödvändiga för att liv ska kunna uppstå är värme, flytande vatten och biologiskt intressanta molekyler. De nya kunskaper man har fått från New Horizons visar att det pågår en geologisk aktivitet i Plutos inre och att det finns förutsättningar för ett underjordiskt hav av flytande vatten.

Forskare tror att förstadier till kvävebaser, samma som så småningom ledde fram till liv på jorden, kan bildas av molekyler som finns på Pluto. Men det skulle enligt Karin Öberg kräva en effektiv transportmekanism mellan Plutos yta och dess hypotetiska underjordiska vatten.

– I en tunnare is kan till exempel sprickor tillfälligt fungera som transportmekanism, vilket kan vara möjligt på en del månar i solsystemets yttre delar som Enceladus och Europa, men jag har inte sett några modeller som är tillämpbara på Pluto.

Läs mer: Mörk materia och mörk energi – hur lite vet vi egentligen?

Kombinationen av organiska molekyler, flytande vatten och viss värme gör att Pluto kan ha en miljö där liv skulle kunna existera, men forskarna har inte hittat något som tyder på att där faktiskt finns liv. Karin Öberg tror att sannolikheten för liv på Pluto är ganska liten.

– Det finns tecken på att Pluto har underjordiskt flytande vatten, men det är mindre klart hur mycket energi som finns tillgänglig i Plutos inre för att driva på kemin som behövs för att förvandla små organiska ämnen, som nog är vanliga i Plutos inre, till de makromolekyler som behövs för liv.

Clyde Tombaugh, astronomen som upptäckte Pluto. Bild från på Lowell Observatory i Flagstaff, Arizona.

Plutos upptäcktes 1930

• Pluto är en av de större dvärgplaneterna i Kuiperbältet, vilket består av en stor mängd små himlakroppar med banor runt solen, längst ut i vårt solsystem.

• Pluto upptäcktes 1930 av Clyde Tombaugh

• Pluto är 2 377 kilometer i diameter (att jämföra med jordens diameter på 12 742 kilometer)

• Pluto befinner sig mellan 4,3 och 7,4 miljarder kilometer från solen och har en omloppstid på 247,7 år.

• Plutos yttemperatur är -233 grader Celsius

• Pluto har fem månar – Charon, Styx, Nix, Kerberos och Hydra

• Pluto var en planet (den nionde planeten i vårt solsystem) fram till 24 augusti 2006. Efter det klassas Pluto som en dvärgplanet. International Astronomical Union (IAU) antog då en ny definition av planeter som innebär att tre kriterier måste vara uppfyllda. En planet måste (1) ha en omloppsbana runt solen, (2) vara mer eller mindre helt rund, på grund av sin egen gravitation och (3) har rensat ut närområdet på mindre objekt. Det är det tredje kriteriet som Pluto faller på. Pluto har helt enkelt för många himlakroppar i sin närhet med liknande massa och sammansättning.

Karin Öberg, professor i astronomi vid Harvard

Född: 1982 i Nyköping men uppväxt i Karlskrona

Yrke: Professor i astronomi vid Harvard University och grundare av Öberg Astrochemistry Group vid Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics med fokus på astrokemi

Forskar om: Hur stjärnor och planeter bildas. Hur stjärnor utvecklas i förhållande till organiska molekyler som är nödvändiga för att bestämma livets ursprung på jorden och på andra ställen i universum

Speciellt uppmärksammad för: Hennes forskargrupps upptäckt av den första komplexa organiska molekylen i en protoplanetarisk disk 2015

Rymdsonden New Horizons

Rymdsonden designades, byggdes och styrs av Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory (APL) i USA under ledning av Dr. Alan Stern. Sonden sköts upp 19 januari 2006 och flög förbi Pluto den 14 juli 2015. Syftet var att utforska solsystemets yttre delar och hur isbelagda dvärgplaneter som Pluto och hela Kuiperbältet har utvecklats över tid, för att bättre förstå hur solsystemet har skapats. 

Sonden kom Plutos solbelysta sida så nära som 12 000 kilometer och hade då en relativ hastighet på 13,78 kilometer per sekund. Plutos andra sida flögs förbi på ett avstånd av 4 miljoner kilometer, vilket inte gav lika högupplösta bilder.

Följande vetenskapliga instrument finns ombord:

• Ralph: kamera för färgbilder och IR spektrometer, ger färg, sammansättning och temperatur

• Alice: ultraviolett kamera och spektrometer

• Rex: radioteleskop som mäter atmosfärens sammansättning och temperatur

• Lorri: kamera med extremt liten bildvinkel, mäter geologisk data

• Swap: analyserar solvinden

• Pepssi: mäter laddade partiklar

• VBSDC: mäter stoft

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer