Hoe is Pluto echt?

De ruimtesonde New Horizons is langs Pluto gevlogen, waarmee een buitenaardse wereld te zien is die geen mens nog zag: de dwergplaneet aan het eind van het zonnestelsel. Waar op te letten? Lees hier de voorbeschouwing die recentelijk in de Volkskrant stond.

Koud is het hier. En donker: zelfs op het heetst van de dag is de zon niet meer dan een speldeprik aan de zwarte hemel, een ster tussen de andere. De temperatuur schommelt tussen de min 233 en de min 213 graden.

Een dag duurt hier bijna een aardse week. En een jaar - één rondje om de zon - duurt 248 aardse jaren. Een volwassene van 75 kilogram zou er hier nog maar 5 wegen, vanwege de geringe zwaartekracht. En wie omhoog kijkt, ziet misschien een grote, duistere vorm, die onheilspellend langs de sterren trekt. Dat is Charon, Pluto's grootste maan. Kleiner dan de maan van de aarde, maar wel veel dichterbij.

Maar wat zou je op Pluto zelf zien, in het zwakke schijnsel van de sterren? Een landschap zoals onze maan: doods, rotsachtig en bezaaid met kraters? Of juist een gladde vloer van ijs, hier en daar doorbroken door oude barsten, zo ver het oog reikt?

Die laatste mogelijkheid heeft de beste kaarten, denken experts. Pluto heeft veel gemeen met Triton, een van de manen van de planeet Neptunus en in feite een 'Pluto' die per ongeluk in een baan om Neptunus is beland. Toen de ruimtesonde Voyager 2 er in 1989 langsvloog, vielen de monden open: Triton bleek springlevend. Het oppervlak is glad, en diep binnenin zit naar men aanneemt zelfs een heuse wateroceaan - waardoor je warempel zelfs de mogelijkheid van buitenaards zeeleven niet helemaal mag uitsluiten. Het lijkt erop dat Triton binnenin een kacheltje heeft: vervallende radioactieve elementen misschien?

Zou dat met Pluto ook zo zijn? De voortekenen zijn gunstig. Zo moet het oppervlak bestaan uit bevroren stikstof met sporen koolmonoxide, methaan, ethaan en andere verbindingen erin. Het is denkbaar dat er vulkaanachtige activiteit is van water en exotische vloeistoffen die we op aarde alleen in gasvorm kennen. Dat er druppeltjes of sneeuwvlokjes stikstof vallen. Dat er geisers zijn van exotische chemicaliën. En zelfs dat er aan het oppervlak rivieren stromen van vloeibaar neon, een element dat bij de diepvrieskou van Pluto de rol kan gaan spelen van water op aarde.

New Horizons in vijf getallen

12,5 duizend kilometer:

De minimale afstand waarop New Horizons dinsdag 14 juli langs Pluto schiet. Ter vergelijking: een weersatelliet hangt drie keer verder verwijderd van de aarde.

70 meter:

De resolutie van New Horizons' scherpste camera LORRI. Het toestel moet daarmee details ter grootte van de Binnenhofvijver in Den Haag op Pluto kunnen onderscheiden.

16 maanden:

De tijd die het New Horizons naar verwachting gaat kosten om al zijn waarnemingen te versturen naar de aarde. Het toestel verzendt bestanden met een slakkengang van 770 bits per seconde. Het artikel dat u nu leest als pdf-bestand versturen, zou met die snelheid 4 uur en 24 minuten duren.

4,5 uur:

De tijd die een radiosignaal nodig heeft om van Pluto naar de aarde te komen.

49 duizend kilometer per uur:

De snelheid waarmee New Horizons langs Pluto schiet. Genoeg om in 7 minuten van Nederland naar New York te vliegen.

Bevroren zee

Er is meer wat experts aan Pluto kunnen aflezen, gewoon door hem te bekijken. Is Pluto afgeplat aan de polen als een uitgezakte waterballon? Dat kan duiden op een oceaan, diep binnen in de dwergplaneet. Is hij juist heel erg uitgezakt? Dat kan betekenen dat Pluto ooit een zee had toen hij sneller draaide, maar dat die zee inmiddels is bevroren.

Essentieel is ook de vraag naar Pluto's exacte omvang en de precieze samenstelling van zijn zwaartekrachtveld. Daaruit kunnen astronomen wellicht afleiden hoe Pluto er van binnen uitziet. Dat zegt weer veel over hoe Pluto is ontstaan en over welke ingrediënten er bij het ontstaan van het zonnestelsel op welk moment in welke concentratie aanwezig waren.

Ook dat dansen op de maan is een open vraag. Charon, Pluto's veruit grootste maan, heeft een oppervlak van waterijs maar ook ammoniak, en dat kan werken als antivries. In het extreemste geval zien astronomen al een soort slushpuppy van halfbevroren ammoniak over het oppervlak stromen, of zelfs vulkaantjes van water.

Allemaal speculatie, benadrukt hoogleraar planeet- en sterevolutie Carsten Dominik (UvA), want niemand die het weet tot we Pluto zelf zien. 'Ik verwacht absoluut verrassingen. Het is nog nooit gebeurd dat we ergens voor het eerst gingen kijken en níét op verrassingen stuitten,' zegt Dominik.

Eerst maar eens die hoofdvraag: wat zie je aan Pluto's oppervlak? 'Dan moet blijken of het bezaaid is met kraters, of dat Pluto in staat is zijn oppervlak te vernieuwen.'

Kraters

Zelf hoopt Dominik, net als veel van zijn collega's, toch op de kraters. Een kraterlandschap mag er dan wat saai uitzien, aan inslagputten kun je aflezen welke brokstukken Pluto wanneer om de oren vloog. En dát geeft weer allerlei aanwijzingen over hoe het zonnestelsel er zeer diep in het verleden uit zag, legt Dominik uit. 'Geen rechttoe rechtaan antwoorden hoor', benadrukt hij, 'maar wel belangrijke aanwijzingen.'

Een van de hoofdvragen daarbij is hoe het eigenlijk komt dat er planeten zijn. In de buitenregionen van het zonnestelsels is namelijk iets geheimzinnigs aan de hand, vertelt sterrenkundige Chris Ormel (UvA): eigenlijk is er te weinig materiaal om planeten te maken, laat staan grote knoeperds als Neptunus en Uranus. De planeten in wording zouden al uit elkaar vallen voordat ze kunnen uitgroeien tot een echte planeet. Bovendien is de omlooptijd van een planeet als Neptunus ook nog eens te lang om onderweg al het materiaal dat hij tegenkomt op te 'vegen'. 'De klok gaat gewoon te traag in het buitenste deel van het zonnestelsel', zegt Ormel.

Maar goed: die planeten zijn er toch maar. Dus moet het anders zitten.

Een van de theorieën is dat gasplaneten als Jupiter, Saturnus en Neptunus dichter bij de zon zijn ontstaan, en daarna gaandeweg naar de buitengebieden zijn verhuisd. Een andere theorie, vijf jaar geleden geopperd door Ormel, veronderstelt dat de planeten zijn ontstaan door het opvegen van grote hoeveelheden kleinere bouwstenen ter grootte van kiezels. 'Ik heb toen langs theoretische weg laten zien dat je met dat mechanisme heel snel een planeet kunt vormen. Precies zoals je aan de buitenranden van het zonnestelsel nodig hebt.'

De planeet en de tekenfilmhond

Nu we het toch over Pluto hebben: hoe zit het met de gelijknamige tekenfilmhond? Volgens een hardnekkig gerucht is de planeet naar de Disneyfiguur vernoemd, niet naar de Romeinse koning van de onderwereld.

Met reden. De naam 'Pluto' werd in 1930 aangedragen door Venetia Burney, een toen 11-jarig meisje uit Oxford dat het geluk had dat haar opa contacten had bij de Royal Astronomical Society. Die was toen net op zoek naar een geschikte naam voor het net nieuw ontdekte hemellichaam. Pluto werd unaniem gekozen, niet in het laatst omdat de eerste letters van Pluto de initialen zijn van astronoom Percival Lowell (1855-1916), die Pluto had voorspeld en bijna zelf had ontdekt. Alleen: een klein meisje dat de naam Pluto oppert, precies in het jaar dat Walt Disney zijn tekenfilmhond introduceerde, dat is natuurlijk verdacht.

Maar nee. De hond debuteerde pas in september, een half jaar nadat Burney de planeet zijn naam gaf. Bovendien heette de oranje hond aanvankelijk Rover. Pas in 1931 werd zijn naam Pluto, vanwege de alliteratie: Pluto de pup.

Helderheid

Aan Pluto de eer om helderheid te verschaffen. Wellicht is uit eventuele inslagkraters op de dwergplaneet af te lezen waar de dichtstbijzijnde gasreus Neptunus zich op welk moment bevond.

Of misschien biedt de 'krater-vingerafdruk' steun aan de kiezelstenentheorie van Amsterdammer Ormel, opperde New Horizons-hoofdonderzoeker Hal Levison al. Vooral het ontbreken van inslagkraters afkomstig van ijs- en rotsblokken van ongeveer een kilometer groot zou ondersteuning bieden aan Ormels ideeën van planeten die een groeispurt doormaken.

'Ik heb een vrij blanco verwachting', zegt Ormel zelf. 'Maar dit verhaal over die kraters is natuurlijk wel heel interessant.'

Tussen 2000 en 2002 zagen astronomen iets geks: geleidelijk liep Pluto rood aan. Een duidelijk teken dat er op Pluto zoiets is als seizoenen en een weer - al is het een weertype waarover je Gerrit Hiemstra niet snel zult horen.

Al in de jaren negentig werd duidelijk dat Pluto beschikt over een zeer ijle dampkring, honderdduizenden malen dunner dan onze eigen dampkring. Die ontstaat doordat er op Pluto aan de zonbeschenen kant stikstof- en methaanijs wegdampt. Vervolgens blaast de zonnewind het gas naar de schaduwzijde van de planeet, waar het weer bevriest en de stikstof neerslaat, misschien wel in de vorm van stikstofsneeuw of -motregen.

Niet stabiel

Stabiel is het allemaal niet. Pluto heeft een zeer ellipsvormige baan om de zon en wiebelt ook nog wat heen en weer. Daardoor verschilt de hoeveelheid zonlicht en behoren de seizoenswisselingen op Pluto tot de extreemste van het zonnestelsel: zo werd de plutoniaanse dampkring tussen 1988 en 2002 tweemaal zo dik.

Wat het rood kleuren van Pluto precies verklaart 'weten we gewoon nog niet', zei hoofdonderzoeker Stern onlangs bij de onthulling van de eerste kleurenopnamen van Pluto. Laboratoriumexperimenten wijzen in de richting van rode, stikstofhoudende moleculen die in het ijs of in de dampkring van de planeet kunnen ontstaan. Een proces dat inderdaad wordt beïnvloed door de hoeveelheid zonlicht.

Alsof dat allemaal nog niet ingewikkeld en raar genoeg is: omdat Pluto in feite een grote komeet is, heeft hij een 'staart'. Zo'n 140 kilogram stikstof per seconde wordt er door de zon vanaf Pluto weggeblazen. Ook dat is een klusje voor New Horizons: direct nadat het voertuig Pluto is gepasseerd, vliegt hij door de staart, en door de 'schaduw' van Charon en Pluto zelf. Dat levert naar men verwacht niet alleen gegevens op van de plutoniaanse dampkring, maar ook kennis over de manier waarop de zon in deze uithoek van het zonnestelsel hemellichamen beïnvloedt.

Nog anderhalve week en dan vliegt New Horizons langs Pluto. Wat kan er nog misgaan, zou je zeggen.

Nou, dít: het ruimtevaartuigje kan te pletter vliegen tegen een nog onontdekte maan, of worden geraakt door een splintertje ijs of gesteente - bij New Horizons' kruissnelheid van 49 duizend kilometer per uur verandert het kleinste korreltje gruis al in een soort slopersbal.

Pluto, ex-planeet

Toen New Horizons in januari 2006 van de aarde vertrok, was Pluto gewoon nog de negende planeet van het zonnestelsel. Enkele maanden later gaf de Internationale Astronomische Unie, die belast is met naamgevingskwesties in de kosmos, Pluto het predikaat 'dwergplaneet': een object dat rond is, om de zon draait, maar niet de zwaartekracht heeft die nodig is om zijn baan om de zon schoon te vegen.

Reden was dat duidelijk was geworden dat het aan de rand van het zonnestelsel wemelt van de Pluto-achtige objecten. Pluto is deel van een kosmische schroothoop die de natuur daar achterliet toen ze 5 miljard jaar geleden het zonnestelsel boetseerde. Een beetje alsof je de werkplaats van een beeldhouwer betreedt nadat de beelden al zijn gehouwen. Pluto hoort bij het afval, niet bij de beelden.

De Kuipergordel, heet de schroothoop, vernoemd naar de Nederlandse astronoom Gerard Kuiper, die de zone al in 1951 voorspelde. Een uitgestrekte wolk van miljarden ijzige kometen, sommige klein en schonkig, andere meer rond en planeetachtig.

Meerdere maantjes

Astronomen weten inmiddels dat Pluto meerdere maantjes heeft. Rond Pluto draaien behalve Charon nog eens minstens vier rotsachtige ijsblokken, in grootte uiteenlopend van enkele tientallen tot bijna 200 kilometer: Hydra en Nix (beide ontdekt in 2005), Kerberos (2011) en Styx (2012). Best denkbaar dat er nóg ergens een satelliet rondzweeft, verscholen in het koude duister.

De manen hebben hun eigen raadsels. Misschien kan New Horizons in de aanvliegroute daarover ook meer informatie verzamelen. Zo is Kerberos donkerder dan de andere maantjes - wat duidt op een andere herkomst, zitten de omlopen van Styx, Nix en Hydra aan elkaar 'gekoppeld' als radertjes in een uurwerk en snappen astronomen sowieso niet goed waar al die manen vandaan komen.

En wat voor Pluto geldt, geldt ook voor Charon: misschien heeft de maan kraters die iets vertellen over het vroege zonnestelsel; misschien is er iets gaande wat duidt op activiteit. Bij het passeren van Pluto kijkt New Horizons daarom even 'over zijn schouder' om een goede blik op Charon te werpen. Kan hij meteen inspecteren wat toch die rare, nog onverklaarde donkere vlek is die astronomen anderhalve week geleden op het maantje ontdekten.

New Horizons, doe iets.

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright @volkskrant.nl.
© 2020 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden