gov-civil-vilareal.ptBijna 4,7 miljard mijl van de zon, is er meer aan de horizon voor de New Horizons-missie
>Alan Stern herinnert zich de avond dat hij voor het eerst een glimp opving van Arrokoth. Het bizarre Kuipergordel-object dat de nieuwsgierigheid van miljoenen zou wekken, lag die juninacht in 2014 nog steeds ergens onbekend op de loer, toen de zomerhitte van Houston overal was afgekoeld, behalve de missiecontrole.
Het was 3 uur 's nachts, met koffie-aangedreven wetenschappers die gretig wachtten op New Horizons om iets terug naar de aarde te stralen. Stern keek nerveus toe hoe de interplanetaire ruimtesonde, die al op een gevaarlijke reis naar Pluto en verder was geweest, langs de rand van het zonnestelsel navigeerde. De kamer gonsde van cafeïne en verwachting. Het zocht in de verre uithoeken van het zonnestelsel naar objecten in de Kuipergordel, die het leken te ontwijken totdat er iets op het scherm verscheen - een dubbellobbige rots die leek op geen buitenaards object dat hij of iemand anders ooit eerder had gezien.
We hadden zoiets van, wat is dat? Stern, de hoofdonderzoeker voor New Horizons en een planetaire wetenschapper bij het Southwest Research Institute (SWRI), vertelt SYFY WIRE. Het was gewoon ongelooflijk. Dit ding, het komt gewoon uit de lucht en blijkt spectaculair te zijn. Ik had niet kunnen hopen op een groter resultaat dan de flyby van Arrokoth, en dat had niemand echt verwacht.
Het object werd geïdentificeerd als planetesimaal 2014 MU69, later omgedoopt tot Arrokoth na het Powhatan-woord voor 'hemel'. Die ontmoeting zou de manier veranderen waarop NASA planetesimale flybys zou uitvoeren. Afgelopen zaterdagavond, zeven jaar later, New Horizons bereikte een zeldzame mijlpaalafstand van 50 AU, of bijna 4,7 miljard mijl van de zon. Wat New Horizons onderscheidt van missies als Juno of Perseverance, is dat Pluto meestal in de schaduw had geleefd van NASA-missies met bekendere planeten als Jupiter en Mars. De missie werd gelanceerd om de mysteries te onderzoeken die dit hemellichaam, dat (sommigen onterecht) waren geweest... gedegradeerd van planetaire status , had zich misschien verstopt.
De missie is niet zonder risico's geweest sinds de lancering in 2006. In tegenstelling tot eerdere missies die NASA naar het buitenste zonnestelsel had gestuurd, was er geen Voyager 2 om het ruimtevaartuig te ondersteunen voor het geval er iets mis zou gaan. Stern en zijn team moesten een ondraaglijke negen jaar wachten, dichter bij een decennium, om te zien hoe het eindelijk Pluto bereikt zonder te crashen en te branden in de letterlijke rand van nergens.
Nieuwe horizonten in de verre ruimte. Krediet: NASA
Met New Horizons hadden we gewoon geen budget om er twee te bouwen zoals de Voyagers, zegt Stern. Dus als er iets was gebeurd, zou dat het zijn, waar ik heel erg aan dacht. We wilden dat het zou slagen omdat we wisten dat Pluto heel interessant zou worden, maar eerlijk gezegd overtrof het mijn verwachtingen toen we het van dichtbij zagen. Het is wetenschappelijk gezien gewoon een wonderland.
Toen New Horizons werd gebouwd, bevond het zich in het uiterste waar technologie zich toen kon wagen. Wat Stern achtervolgde, was dat het zou kunnen eindigen als eerdere missies uit de jaren '60, '70 en '80, met informatie over onbekende gebieden in de ruimte die verloren gaan en wetenschappers geen andere keuze hebben dan de fragmenten van gegevens die ze hadden op te pikken links en zette het weer samen met de afbeeldingen die ze hadden.
De wetenschap van hoe buitenaardse planeten er in werkelijkheid uitzien, is nog fascinerender gebleken dan wat fictie over hen heeft verzonnen. Zelfs wetenschappelijke voorspellingen kwamen niet in de buurt van de wonderen die erop wachtten om gevonden te worden. Voordat missies zo geavanceerd als New Horizons mogelijk waren, verwachtte niemand rivieren, of echt enig teken van water, op de door straling gebombardeerde woestenij van Mars. Niemand had Mercurius kunnen maken als een blootliggende ijzeren kern van een oerplaneet, of Jupiter om manen te laten uitbarsten met cryovulkanen, iets dat Pluto zou herhalen. De niet-helemaal-een-planeet onthulde een fantastisch landschap van bergen, kraters, cryovulkanische overstromingen en grillige ijspieken die als messen in de donkere ruimte erboven snijden.
We zijn de eerste missie van de 21e eeuw die naar een andere planeet gaat, zegt Stern. Met al het perspectief van eerdere missies, heeft de verbeterde technologie veel gedaan en onze voorspellingen werden bevestigd. We reageerden omdat het zo spectaculair was. We hadden geprobeerd het hele verhaal samen te vatten met de gegevens die we hadden, en terwijl we een A krijgen voor uitvoering, voor die perfecte flyby, krijgen we een F voor wetenschappelijke voorspelbaarheid.'
Wat Stern en zijn team over Pluto ontdekten, leek bijna op een sciencefictionfilm. Het lijkt bedrieglijk op een dode bol van ijs. Satellieten en sondes die dicht bij andere objecten in het zonnestelsel zijn gekomen, hadden eerder onthuld dat hoe kleiner het object, hoe minder geologische kenmerken, maar dit was duidelijk niet van toepassing op Pluto. Het was meer geologisch complex dan het New Horizons-team ooit had kunnen bedenken. Veel enorme formaties op het oppervlak zijn gisteren nauwelijks geboren - althans in kosmologische termen, als dat gisteren miljoenen jaren is.
Arrokoth. Krediet: NASA
Planetaire wetenschapper Cathy Olkin, co-hoofdonderzoeker van het Ralph-instrument van New Horizons, was net zo verrast. Ralph is een duo van kleurencamera's en bijna-infraroodbeeldvormingsspectrometers dat in staat was Pluto in ongekend detail in beeld te brengen.
We wisten dat het gedetailleerde beelden zou opleveren van het oppervlak van Pluto en zijn satellieten die niet mogelijk waren vanaf de aarde, vertelt Olkin aan SYFY WIRE. Als zodanig verwachtten we dat deze gegevens ons begrip van het Pluto-systeem zouden veranderen. Maar ik realiseerde me niet de complexiteit en actieve processen die we zouden kunnen zien als resultaat van de Ralph-gegevens. De ontmoeting met Pluto overtrof mijn uitzonderingen en verbaasde me.
Niet alleen werd aangenomen dat Pluto geologisch zo dood was als het leek, maar wat zijn geologische krachten ook aandrijven, blijft op de een of andere manier geïsoleerd werken. De meeste kleine lichamen, zoals manen, worden aangedreven door getijdenkrachten tussen hen en de massieve planeten waar ze omheen draaien. Hoewel Stern verwachtte dat elk klein teken van geologische activiteit een doorbraak zou zijn, waren noch hij, noch zijn collega's klaar voor de enorme en verrassend jonge cryovulkanen die ze op hun schermen door het robotoog van New Horizons bekeken.
Pluto brak gewoon de mal, zegt hij. De cryovulkanen hebben ons gewoon weggeblazen. Het herschreef echt alles wat we dachten te weten, en we weten nog steeds niet zeker hoe Pluto's geologische motor dat blijft doen en niet zonder stoom is geraakt.
Voor Olkin was een van de meest verrassende kenmerken die New Horizons op Pluto zag een enorme gletsjer, en het Ralph-instrument gebruikte infraroodspectroscopie om wetenschappers bij de missiecontrole te vertellen dat de gletsjer stroomde van bevroren stikstof, methaan en koolmonoxide.
een rimpel in de tijd ouders gids
Het was verrassend om actieve geologische processen te zien, zoals bewijs van convectie in het gletsjerijs en de stroom van ijs van het terrein van een hogere naar een lagere hoogte, zei ze.
Net zoals pluimen waterdamp van de manen Enceladus en Europa suggereren dat er diepe wateren zijn ver onder hun glaciale korsten, zou vulkanische activiteit op Pluto een ondergrondse oceaan kunnen betekenen. Na de vlucht langs Pluto realiseerde Stern zich dat de inslagkrater Spoetnik Planitia gaf potentieel bewijs weg voor een oceaan onder kilometers ijs en rots die elk hypothetisch leven zou beschermen tegen de gevaren van de ruimte. Pluto is te ver weg van de zon om geraakt te worden door de kosmische straling, zonnestormen en coronale massa-ejecties die Mars blijven kwellen, maar het kan toch onverwachts botsen op malafide objecten of zelfs koudere moleculaire wolken terwijl het om de zon draait.
Omdat Pluto een heeft getijdenevenwicht , beweegt zijn hele schil mee met dat evenwicht, dat waarschijnlijk wordt bereikt vanuit een mondiale binnenoceaan. Hoewel alleen een sonde kon bewijzen dat Pluto echt een bizarre oceaanwereld is die mogelijk wemelt van het leven, maakten observaties van Spoetnik Planitia het veel waarschijnlijker, en de organische stoffen die uit zijn cryovulkanische overstromingen aan de oppervlakte sijpelen, zouden daar een verder bewijs van kunnen zijn.
Vanwege Spoetnik is er een zeer sterk indirect argument dat er een oceaan in Pluto is, zegt Stern. Het is een heel lange kans dat we het gewoon door een willekeurig toeval hebben verzonnen.
Spoetnik Planitia, het witte 'hart' van Pluto. Krediet: NASA
De manen van Pluto waren zelfs nog vreemder voor die van ons op aarde dan het object waar ze omheen draaiden. Toen Stern en zijn team naar New Horizons gingen, wisten ze alleen maar hun relatieve helderheid en spectra, maar niets over hun geologieën of formaties. Ze wisten ook dat de grootste maan, Charon , had een oppervlak dat grotendeels uit waterijs bestond. Hoewel Charon geologisch lang niet in de buurt van Pluto is, is hij nog steeds veel actiever dan wie dan ook op de missie had verwacht. Vluchtige stoffen die aan de atmosfeer van Pluto ontsnapten, blijven zich ophopen in de koude vallen die de ongewoon donkere poolkappen zijn.
De plasmasensoren van New Horizons registreerden de ontsnappingssnelheid van gassen in de atmosfeer van Pluto, die duizend keer lager was dan voorspeld. Er werd ook verwacht dat de atmosfeer meer op die van een komeet zou lijken, maar het bleek verrassend genoeg meer op de aarde te lijken dan wat dan ook. Wat Charon binnengaat en in ijzel verandert, zou bijna van onze eigen planeet kunnen komen.
Bij Charon hoor je wetenschappers vaak zeggen: ‘Met deze missie hebben we het leerboek verpest’, legt Stern uit. We hebben het leerboek echt helemaal opnieuw geschreven. We wisten niets over Charon, maar het blijkt dat Charon een spectaculair interessante wereld is. Er is ook iets sci-fi aan de ijskappen, waar gassen uit de atmosfeer van Pluto worden verwerkt tot donkere materialen.
Hydra is een Plutoniaanse maan die ons meer zou kunnen vertellen over het verleden van de aarde. Stern gelooft dat dit de beste analogie is met de vorming van de aarde toen onze planeet nog slechts een protoplaneet was die nog steeds kosmische botsingen onderging en meer materiaal aangroeide in de chaos die ooit ons zonnestelsel was. Satellieten zoals Hydra zijn overblijfselen van de vorming van grotere rotsachtige planeten en manen (en hoe je Pluto ook wilt noemen).
New Horizons ontdekte dat het spul van Charon alle manen van Pluto creëerde, omdat ze allemaal in dezelfde protoplanetaire schijf vormden met overal vliegende objecten alsof ze in een kosmische flipperkast werden geslingerd. De LORRI- en NVIC-camera's van New Horizons werkten samen om te zien hoe enkele van de indrukwekkende bergketens van Pluto zich vormden. Sommige waren de nasleep van inslagen die kraters zoals Sputnik Planitia achterlieten. Anderen zouden tektonisch gevormd kunnen zijn, wat de cryovulkanen zou kunnen verklaren die exploderen in exotisch ijs. Er zijn nog andere formaties die nog moeten worden begrepen.
Nog een ander object waarvan Stern denkt dat het ons terug kan sturen naar het ontluikende zonnestelsel, is Arrokoth. Na jaren van controverse over welke modellen en theorieën het meest levensvatbaar waren om uit te leggen hoe planeten werden gevormd toen het universum nog jong en heet en onrustig was, heeft dit object dat uit het niets verscheen waarschijnlijk het antwoord.
Arrokoth is een planetesimaal; het zou ons kunnen vertellen hoe planetesimalen worden gevormd, zegt hij. Het levert bewijs dat dergelijke objecten zich kunnen vormen zonder botsingen, en dat kan gebeuren met binaire accretie. Het is algemeen aanvaard dat Arrokoth de zaak min of meer heeft opgelost. Het toonde stabiliteit in wat bekend staat als a instortingsmodel , wat andere modellen van planetaire vorming uitsluit, en dat was een enorm iets voor New Horizons - het was iets dat we niet hadden verwacht.
Dit uitvinden zou niet mogelijk zijn geweest zonder het Ralph-instrument, dat het primitieve object observeerde om zijn oorsprong en vorming te begrijpen.
Uit de Ralph-gegevens weten we dat de twee lobben vergelijkbare kleuren en oppervlaktesamenstellingen hebben, merkt Olkin op. Dit helpt ons te begrijpen hoe Arrokoth is gevormd - waarschijnlijk door een langzame fusie van twee objecten die zich in dezelfde omgeving hebben gevormd, vandaar de vergelijkbare kleur en compositie. Ik zou graag New Horizons in de buurt van een ander object in de buitenste regionen van ons zonnestelsel willen laten vliegen om nog meer te weten te komen over dit raadselachtige gebied van de ruimte.'
Pluto's grootste maan, Charon, en zijn donkere ijskappen. Krediet: NASA
Stern is ook optimistisch over het vliegen door een ander mysterieus object uit de Kuipergordel, zolang New Horizons niet al zijn brandstof verbrandt om er een te vinden. De Kuipergordel is een heterogene mengelmoes van objecten. Van stofdeeltjes tot kolossale asteroïden en planetesimalen zoals Arrokoth, ze vormden zich aanvankelijk in verschillende populaties, die uit het hele zonnestelsel komen. Sommigen zijn misschien zelfs vanuit de interstellaire ruimte daarheen geslingerd.
Voor nu is New Horizons op zoek naar een object van een andere populatie dan Arrokoth, en dat object heeft misschien iets meer te vertellen aan degenen onder ons op aarde over gebeurtenissen die alleen in de vreemde taal van ruimterotsen konden worden geschreven.
Dit is een missie van pure ontdekking, zegt Stern. We wisten niet genoeg over Pluto om veel wetenschappelijke vragen te hebben, en zelfs nu we meer weten, blijven dingen ons verbazen. Misschien hebben we nog een Arrokoth-moment.
