Plutos Atmosphäre wird immer dünner

Der ferne Zwergplanet Pluto galt lange als kalte, tote Welt. Umso überraschender waren die Bilder und Daten, die die NASA-Raumsonde New Horizons bei ihrem im Juli 2015 zur Erde schickte: Der Zwergplanet entpuppte sich trotz seiner extremen Kälte als dynamische Welt mit einer dünnen, aber verblüffend komplexen Atmosphäre: Die Gashülle des Zwergplaneten besteht aus mehreren Schichten, verändert sich im Laufe der Jahreszeiten und erzeugt sogar Winde.

Kollabiert die Gashülle oder bleibt sie erhalten?

Offen ist jedoch, was in den kommenden Jahren mit Plutos Gashülle passieren wird. Denn die Umlaufbahn des Zwergplaneten ist geneigt und extrem exzentrisch: Am sonnennächsten Punkt seiner Bahn ist Pluto nur knapp 30 astronomische Einheiten von der Sonne entfernt, an seinem fernsten Punkt aber fast 50. Dadurch variiert die ohnehin spärliche Sonneneinstrahlung im Verlauf des rund 248 Jahre langen Plutojahres stark. Seinen sonnennächsten Punkt hat Pluto im Jahr 1989 durchlaufen, seither entfernt er sich zunehmend.

Doch mit zunehmendem Sonnenabstand wird es auf dem Pluto immer kälter. „Dies verändert die Verteilung der flüchtigen Substanzen auf seiner Oberfläche und auch den atmosphärischen Druck“, erklären Amanda Sickafoose vom Planetary Science Institute in Tucson und ihre Kollegen. Was dies für die ohnehin dünne Atmosphäre des Zwergplaneten heißt, ist jedoch unklar: „Die modellbasierten Vorhersagen reichen von einem vollständigen Kollaps der Gashülle bis zu einem Weiterbestehen wie bisher“, so die Forschenden.

Sternbedeckungen als Messhelfer

Um auch ohne Besuch beim Pluto mehr herauszufinden, haben Sickafoose und ihr Team einen astronomischen Ansatz genutzt: Sie analysierten die Lichtkurven von Sternen, die zwischen 2017 und 2023 direkt hinter dem Pluto vorbeigezogen sind. Bei solchen Okkultationen dringt das Sternenlicht am Anfang und Ende der Bedeckung durch die Atmosphäre und wird nur teilweise gedimmt. Länge, Intensität und Struktur dieser Übergangsphase liefert dadurch Informationen über die Beschaffenheit der Gashülle.

Die Lichtkurve bei der Bedeckung eines Sterns durch Pluto liefert auch Informationen über seine Gashülle. — © A. Sickafoose

„Ich bin immer wieder erstaunt, dass wir mithilfe einer so einfachen Methode – dem Abdimmen und Wiederaufleuchten des Sternenlichts – die dünne Atmosphäre eines so fernen, kleinen Himmelskörpers beobachten können“, sagt Sickafoose. Indem die Astronomen die zehn Okkultationen des Pluto teils mit mehreren Observatorien parallel verfolgten, konnten sie die Entwicklung seiner Gashülle detailliert verfolgen.

Erst Plateau, dann schwindender Druck

Dabei zeigte sich: Von 2015 bis 2021 veränderte sich die Gashülle des Pluto zunächst kaum. Die Dichte blieb weitgehend gleich und auch die Verschleierung der unteren Atmosphärenschichten durch Eiskristalle zeigte keine deutlichen Veränderungen. Diese Beobachtungen passen zu Messungen aus dem Jahr 2020, wie die Astronomen erklären. Damals hatten Forschende ebenfalls Hinweise auf ein solches stabiles Plateau der Pluto-Atmosphäre gefunden.

Doch seit 2021 hat sich dies geändert: Während die obere Atmosphäre des Pluto weiterhin relativ stabil blieb, nahm die Dichte der unteren Atmosphäre von Mitte 2021 bis Mitte 2023 rapide ab. „Der Druck ist von 6,17 Mikrobar auf 5,2 Mikrobar gesunken, das entspricht einem Abfall von rund 16 Prozent“, berichten Sickafoose und ihre Kollegen. Die unteren Schichten der Pluto-Gashülle werden demnach dünner.

Das legt nahe, dass sich die zunehmende Sonnenferne allmählich bemerkbar macht: Weil es auf dem Pluto kälter wird, gasen weniger Stickstoff und Methan aus seinen Eisflächen aus. Dadurch geht der Atmosphäre ihr Nachschub aus. Gleichzeitig frieren Gase aus der unteren Atmosphäre aus und fallen als Eiskristalle und Schnee aus gefrorenem Stickstoff oder Methan zu Boden. „Modellen zufolge benötigen diese Partikel dafür zwischen 100 und 400 Tagen“, erklären die Forschenden.

Setzt sich der Trend fort oder nicht?

Noch ist unklar, ob und wie sich dieser Trend fortsetzen wird. „Pluto ist gerade an einem besonders spannenden Punkt“, sagt Sickafoose. Hält das Ausdünnen der Pluto-Atmosphäre an, könnte sie in den nächsten Jahren oder Jahrzehnten tatsächlich vollständig kollabieren. Dann wäre sie ein vorübergehendes Phänomen, ähnlich wie die Gashülle von Kometen. Auch sie bilden ihre Hülle aus Staub und ausgasenden Teilchen nur in Sonnennähe aus.

Denkbar wäre aber auch, dass sich die Pluto-Atmosphäre in einem neuen, dünneren Zustand stabilisiert. „Ich hoffe, dass wir in den nächsten Jahren mehr Daten sammeln können, um den aktuellen Trend zu bestätigen oder zu widerlegen“, so die Astronomin.

Quelle: Amanda Sickafoose (Planetary Science Institute, Tucson, Arizona) et al., The Planetary Science Journal, 2026; doi: 10.3847/PSJ/ae6cdd