Der Neptunmond Triton besitzt eine Atmosphäre aus Methan und Kohlenmonioxid. Astronomen haben zudem festgestellt, dass sich die Dichte dieser Atmosphäre in Abhängigkeit von der Jahreszeit ändert. Seit 1989 hat sie um den Faktor 4 an Dichte zugenommen, da nun der Südsommer in vollem Gange ist. Diese jetzt in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlichte Erkenntnis wirft auch ein neues Lciht auf den Zwergplaneten Pluto, der oft als „Zwilling“ des Triton gilt.
Mit einem Durchmesser von 2.700 Kilometern – rund drei Viertel des Durchmessers des Erdmonds – ist Triton der größte der 13 Monde des Gasplaneten Neptun. Seit seiner Entdeckung im Jahr 1846 sind die Astronomen von Triton fasziniert: wegen seiner geologischen Aktivität, wegen der vielen verschiedenen Eisarten auf seiner Oberfläche – unter anderem gefrorener Stickstoff, Wasser- und Trockeneis – und wegen seiner retrograden Bahnbewegung.
Da Triton ungefähr 30 mal so weit von der Sonne entfernt ist wie die Erde, stellen vor allem die Beobachtungen seiner Atmosphäre eine große Herausforderung dar. 1989 flog die Sonde Voyager 2 an Neptun und seinen Monden vorbei und ermittelte einen Atmosphärendruck von nur 14 Mikrobar, erzeugt durch geringe Mengen an Stickstoff und Methan. Damit erwies sich Tritons Atmosphäre als rund 70.000 mal dünner als die Erdatmosphäre. Indirekte Messungen in den 1990er Jahren deuteten jedoch darauf hin, dass der Atmosphärendruck seither allmählich ansteigt.
Erste direkte Atmosphärenmessung
Erst jetzt ist es möglich, die Atmosphäre des Neptunmonds auch direkt zu beobachten, mit Hilfe eines Instruments am Very Large Telecope der Europäischen Südsternwarte ESO auf dem Paranal in Chile. Ein internationales Forscherteam um ESO-Astronom Emmanuel Lellouch nutzte „Cryogenic High-Resolution Infrared Echelle Spectrograph” (CRIRES) um nun Infrarot gestützte Atmosphärenmessungen des Triton durchzuführen. „Ohne die Empfindlichkeit und das Leistungsvermögen von CRIRES hätten wir die hochaufgelösten Spektren nicht erhalten können, die nötig sind um die dünne Atmosphäre zu analysieren”, so Koautor Ulli Käufl.
„Wir haben deutliche Hinweise darauf gefunden, dass der Einfluss der Sonne sich auf Triton noch deutlich bemerkbar macht – und das trotz der großen Entfernung zwischen den beiden Himmelskörpern“, erklärt Lellouch. „Auf diesem Eismond gibt es damit Jahreszeiten ähnlich wie auf der Erde, allerdings mit dem Unterschied, dass sie sich viel länger hinziehen”. Eine Jahreszeit auf dem Mond Triton dauert etwas über 40 Jahre, zurzeit herrscht auf der Südhalbkugel des Neptunmondes Sommer und auf der Nordhalbkugel Winter.
Dichteanstieg um Faktor vier
Aufgrund der beobachteten Gasmengen schätzen Lellouch und seine Kollegen, dass Tritons Atmosphärendruck um einen Faktor 4 gestiegen ist, verglichen mit den Messungen der Raumsonde Voyager 2 aus dem Jahr 1989. Die südliche Hemisphäre hat sich seither erwärmt, dabei verdampft von ihrer Oberfläche eine dünne Schicht aus gefrorenem Stickstoff, Methan und Kohlenmonoxid. Das dabei entstehende Gas steigt in die eisig kalte Atmosphäre Tritons auf der Sommerhalbkugel auf und bewirkt dort einen Dichteanstieg. Der Atmosphärendruck auf dem Mond liegt nun zwischen 40 und 65 Mikrobar. Das ist allerdings nach wie vor rund 20.000 mal schwächer als der Luftdruck auf der Erde.
Kohlenmonoxid-Eis liefert Gasnachschub
Bereits vor den neuen Messungen war bekannt, dass es auf der Oberfläche von Triton Kohlenmonoxid in Form von Eis gibt. Lellouch und sein Team haben nun genauer hingeschaut und konnten nachweisen, dass die Oberflächenschicht des Neptunmondes verglichen mit tiefer liegenden Schichten um einen Faktor 10 mit Kohlenmonoxid-Eis angereichert ist. Aus dieser obersten “Haut” erhält die Atmosphäre, die ähnlich wie die Erdatmosphäre zum größten Teil aus Stickstoff besteht, laufend Nachschub an Gasen.
Das Methan, das erstmals von Voyager 2 nachgewiesen wurde und dessen Existenz erst in dieser Studie von der Erde aus bestätigt werden konnte, spielt ebenfalls eine wichtige Rolle. „Nachdem wir dort Kohlenmonoxid gefunden und den Methangehalt neu bestimmt haben, müssen Tritons Klima- und Atmosphärenmodelle neu berechnet werden”, ergänzt Koautorin Catherine de Bergh.
Kohlenmonoxid-Atmosphäre auch auf Pluto?
Triton ist der einzige größere Mond in unserem Sonnensystem, der seine Bahn entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des Planeten läuft. Diese Rückläufigkeit gilt unter Astronomen als ein gutes Indiz dafür, dass Triton vom Neptun nachträglich eingefangen wurde und eigentlich aus dem sogenannten Kuiper-Gürtel stammt – ähnlich wie vermutlich auch Pluto. Pluto und Triton gelten ohnehin aufgrund ihrer großen Ähnlichkeit als nahe Verwandte.
Daher ist nun auch Pluto wieder in den Blickpunkt der Astronomen gerückt, die nach der Entdeckung des Kohlenmonoxids in Tritons Atmosphäre nun darum wetteifern, dieses Gas auch auf dem noch deutlich weiter entfernten Zwergplaneten zu entdecken. Für die Astronomen, die mit Hilfe von CRIRES der Physik der weit entfernten Himmelskörper in unserem Sonnensystem auf den Grund gehen, sind diese Beobachtungen erst der Anfang. “Wir können ab sofort Tritons Atmosphäre regelmäßig untersuchen und so in Erfahrung bringen, wie er sich im Laufe seiner Jahreszeiten verändert”, ergänzt Lellouch.
(ESO, 07.04.2010 – NPO)
