Eine Studie in Icarus wertete hochauflösende New-Horizons-Aufnahmen und Geländedaten neu aus und identifizierte sechs große Erdrutsche in drei Einschlagkratern auf Pluto. Die Formen zeigen, dass schwerkraftgetriebene Hangbewegungen Plutos Oberfläche mitgestaltet haben; wann sie stattfanden, lässt sich aus den vorhandenen Daten jedoch nicht bestimmen.
Das Wichtigste
- Forschende identifizierten sechs große Erdrutsche mit den Bezeichnungen LD1 bis LD6 an den Innenwänden dreier Einschlagkrater nahe Sputnik Planitia.
- Die Rutschungen überwanden etwa 1,5 bis 2,2 Kilometer Höhe, erreichten 10,1 bis 14,5 Kilometer Auslaufweite und bedecken kartierte Flächen von bis zu knapp 130 Quadratkilometern.
- Ihre Geometrie weist auf eine hohe Mobilität hin, vergleichbar mit einigen weitreichenden Rutschungen auf Mars und Ceres; das Verhältnis beschreibt die Gesamtmobilität und ist kein direkt gemessener Reibungskoeffizient des Materials.
- Ein jüngerer kleiner Einschlagkrater neben dem Coughlin-Krater könnte LD1 ausgelöst haben; die Auslöser der übrigen fünf Rutschungen sind weiterhin ungeklärt.
- Die Bilder zeigen die zurückgebliebenen Formen, liefern aber kein verlässliches Alter. Daraus folgt nicht, dass auf Pluto heute Erdrutsche stattfinden.
New Horizons flog Pluto im Juli 2015 nur ein einziges Mal aus der Nähe an, doch die damals gewonnenen Bilder ermöglichen bis heute neue Forschung. Marco Emanuele Discenza und vier Mitautoren untersuchten die Daten erneut und identifizierten erstmals eindeutig sechs große Erdrutsche auf Pluto. Das in der Fachzeitschrift Icarus veröffentlichte Ergebnis liefert direkte geomorphologische Belege dafür, dass schwerkraftgetriebene Hangbewegungen den Zwergplaneten mitgeformt haben.
Wie wurden sechs Erdrutsche in alten Bildern sichtbar?
Das Team wertete Aufnahmen des Long Range Reconnaissance Imager (LORRI) von New Horizons mit einer Auflösung von etwa 300 Metern pro Pixel zusammen mit topografischen Daten erneut aus. Alle sechs Formen, LD1 bis LD6, liegen an den Innenwänden dreier Einschlagkrater nahe Sputnik Planitia: LD1 im Coughlin-Krater, LD2 und LD3 im Giclas-Krater sowie LD4 bis LD6 in einem weiteren, unbenannten Krater.
Die Forschenden sahen die Rutschungen nicht in Bewegung. Sie erkannten vielmehr eine Kombination zurückgebliebener Merkmale: bogenförmige Abrisskanten am oberen Hang, große aus ihrer ursprünglichen Lage versetzte Blöcke sowie zungenförmige oder hügelige Ablagerungen bis zum Kraterboden. Ein einzelnes Merkmal könnte anders erklärt werden; erst ihr gemeinsames Auftreten führte zur Einstufung als sechs eindeutige Fälle. Weitere mögliche Formen wurden wegen unzureichender Bild- oder Geländedaten nicht in die offizielle Liste aufgenommen.
Bis zu knapp 130 Quadratkilometer: Warum gelangten sie so weit?
Die Studie ermittelte Höhenunterschiede von etwa 1,5 bis 2,2 Kilometern und Auslaufweiten von der Abrisskante bis zum Ende der Ablagerung von etwa 10,1 bis 14,5 Kilometern. Die größte kartierte Fläche nähert sich 130 Quadratkilometern. Diese Zahlen beschreiben die in den Bildern erkennbaren Formen; sie entsprechen nicht dem Volumen des bewegten Materials, und aus der Fläche allein lässt sich die Energie eines Ereignisses nicht bestimmen.
Die Forschenden teilten den vertikalen Höhenunterschied H durch die horizontale Auslaufweite L und erhielten H/L-Werte von etwa 0,13 bis 0,17. Ein niedrigerer Wert bedeutet gewöhnlich, dass Material bei gleichem Höhenverlust weiter gelangte; so lassen sich die Pluto-Beispiele mit besonders mobilen Rutschungen auf Mars und Ceres vergleichen. H/L ist jedoch ein aus der Geländeform abgeleitetes Maß der Gesamtmobilität, kein direkt im Labor bestimmter Reibungskoeffizient von Eisblöcken oder Schutt. Geringe Schwerkraft, Materialeigenschaften, Bedingungen an der Basis und Bewegungsart können das Ergebnis gemeinsam beeinflussen.
Ein Einschlag könnte eine Rutschung ausgelöst haben; die übrigen Ursachen bleiben ungewiss
Der Ausgangspunkt von LD1 liegt nahe einem jüngeren kleinen Einschlagkrater am Rand des Coughlin-Kraters. Der Einschlag könnte den Hang gestört oder bereits instabiles Material durch Erschütterungen zum Kollabieren gebracht haben und ist damit der bislang konkreteste vorgeschlagene Auslöser. Die Bilder zeigen jedoch nur Hinweise auf die zeitliche Abfolge, nicht den Einschlag beim direkten Auslösen der Rutschung.
Für LD2 bis LD6 lässt sich aus den vorhandenen Daten keine einzelne Ursache bestimmen. Die Studie diskutiert Einschläge, tektonische Verformung, Hangentlastung, Kryovulkanismus und Temperaturänderungen. Stickstoff-, Methan- und Kohlenmonoxideis an Plutos Oberfläche sublimiert oder kondensiert bei Temperaturänderungen und könnte grundsätzlich die mechanischen Eigenschaften oberflächennahen Materials verändern; flüchtige Stoffe im Untergrund könnten zudem schwächere Schichten bilden. Dies sind mögliche Erklärungen der Formen, keine beobachteten und bestätigten Ursachen.
Sechs Erdrutsche liefern neue Hinweise auf die Entwicklung von Plutos Oberfläche
Die Studie identifiziert diese sechs Formen erstmals als Rutschungsablagerungen und zeigt damit, dass schwerkraftgetriebene Hangprozesse Pluto mitgeformt haben. Die hochauflösenden Daten des Vorbeiflugs von 2015 decken nur einen Teil der Oberfläche ab; das Bildungsalter der Rutschungen lässt sich derzeit nicht bestimmen. Die sechs Fälle sind daher die bislang bestätigte Stichprobe und könnten nur einen Teil der Rutschungsverteilung auf Pluto darstellen.
Form, Höhenunterschied und Auslaufweite erlauben indirekte Rückschlüsse auf die mechanischen Eigenschaften von Plutos eisiger Oberfläche und erweitern den vergleichenden Blick auf Rutschungen im Sonnensystem von Mars, Ceres und Plutos größtem Mond Charon auf Pluto selbst. Künftige Analysen können nach weiteren Kandidaten suchen und deren Zusammenhang mit Einschlägen, tektonischer Aktivität und Veränderungen flüchtiger Eise vergleichen. Für Alter und Entwicklungsabfolge werden vollständigere Bilddaten nötig sein, möglicherweise letztlich eine weitere Mission aus der Nähe.