Der Kuipergürtel liegt etwa 30 bis 50 Astronomische Einheiten (AE) von der Sonne entfernt und ist ein Gebiet, das von eisigen Körpern namens Transneptunianern bevölkert ist. Diese Objekte, von kleinen Körpern bis hin zu Zwergplaneten wie Pluto, stellen ein natürliches Labor zur Untersuchung der Zusammensetzung und physikalischen Entwicklung des äußeren Sonnensystems dar.
Die transneptunischen Körper des Kuipergürtels bestehen hauptsächlich aus Mischungen aus Eis und Gesteinsmaterialien. Die Durchschnittstemperatur in dieser Region ist extrem niedrig, typischerweise zwischen 30 und 50 K, was die Stabilität flüchtiger Verbindungen begünstigt, die näher an der Sonne sublimieren.
Die vorherrschenden Eisarten bestehen hauptsächlich aus Wasser (\(\mathrm{H_2O}\)), Kohlenmonoxid (\(\mathrm{CO}\)), Kohlendioxid (\(\mathrm{CO_2}\)), Methan (\(\mathrm{CH_4}\)) und Stickstoff (\(\mathrm{N_2}\)). Diese Eissorten sind oft mit komplexen organischen Komponenten und Silikaten vermischt und bilden eine Verbundstruktur.
Spektroskopische Untersuchungen im nahen Infrarot und Ultraviolett durch Teleskope wie Hubble sowie die Instrumente an Bord von New Horizons ermöglichten es, das Vorhandensein dieser Eissorten zu erkennen und zu quantifizieren. Beispielsweise erscheint die charakteristische Signatur von Methan bei etwa 1,7 und 2,3 Mikrometern, während die von Kristallwasser bei etwa 1,5 und 2,0 Mikrometern erkennbar ist.
Die relative Häufigkeit dieser flüchtigen Moleküle ermöglicht es, die Gesamtzusammensetzung zu rekonstruieren und die Oberflächentemperatur sowie die Textur des Regoliths abzuschätzen, der diese Körper bedeckt.
Eis in einer kryogenen Umgebung weist spezifische mechanische Eigenschaften wie Plastizität und Bruchfestigkeit auf, die von ihrer kristallinen Struktur (amorph vs. kristallin) beeinflusst werden. Diese Eigenschaften beeinflussen die mögliche geologische Dynamik, beispielsweise die kryovulkanische Tektonik, die an bestimmten Objekten wie Triton oder Pluto beobachtet wird.
Die Porosität von Körpern, die oft auf 10 bis 50 % geschätzt wird, spielt eine entscheidende Rolle für ihre scheinbare Dichte und ihre innere thermische Entwicklung. Die Wärmeleitfähigkeit von gemischtem Eis ist bei niedrigen Temperaturen gering, was eine erhebliche Wärmedämmung begünstigt.
| Name | Durchmesser | Wassereis | Methan (CH₄) | Stickstoff (N₂) | Silikatgesteine | Tholin / organisches C | Andere |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Pluto | 2376 km | 30 % | 0,5 % | 1 % | 65 % | 2 % | 1,5 % |
| Charon | 1212 km | 60 % | 0% | 0% | 35 % | 3 % | 2 % |
| Eris | 2326 km | 25 % | 2 % | 1,5 % | 68 % | 2 % | 1,5 % |
| Makemake | 1430 km | 20 % | 2,5 % | 2 % | 70 % | 3 % | 2,5 % |
| Hauméa | 1632 km | 80 % | 0% | 0% | 15 % | 2 % | 3 % |
| Orkus | 917 km | 50 % | 0,5 % | 0,5 % | 44 % | 3 % | 2 % |
| Quaoar | 1110 km | 40 % | 0,5 % | 0,2 % | 50 % | 5 % | 4,3 % |
| Gonggong | 1230 km | 45 % | 1 % | 0,5 % | 48 % | 3 % | 2,5 % |
| Sedna | 995 km | 35 % | 2 % | 1 % | 57 % | 3 % | 2 % |
| Ixion | 650 km | 50 % | 1 % | 0,5 % | 44 % | 3 % | 1,5 % |
| Varuna | 668 km | 48 % | 0,5 % | 0,2 % | 47 % | 3 % | 1,3 % |
| Salacia | 854 km | 52 % | 0,5 % | 0,3 % | 43 % | 3 % | 1,2 % |
Quelle: Zusammenfassung der Daten von MissionenNeue Horizonte, Sternbedeckungen und Spektroskopie (Brown et al., 2012; Barucci et al., 2011; Kiss et al., 2019; Licandro et al., 2021).
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