Pluto har länge setts som en avlägsen, kall och mestadels död värld, men den första rymdfarkosten som passerade den förra året avslöjade många överraskningar om denna avlägsna dvärgplanet.

Data från New Horizons-förbiflygningen avslutades nedladdningen till jorden i oktober, och även om det kommer att ta många år för forskare att slutföra sin inventering och modellera resultaten, tidiga studier ger spännande tips om dess komplexa kemi, kanske till och med någon form av förbiologiska processer under Plutos yta. Komplexa lager av organisk dis; vattenisberg från någon okänd geologisk process; möjliga organiska ämnen på ytan; och ett flytande vattenhav under — alla dessa egenskaper pekar mot en värld med mycket mer liv än forskare länge har antagit.

"Kopplingen med astrobiologi är omedelbar - den är precis där framför ditt ansikte. Du ser organiska material, vatten och energi, sa Michael Summers, en planetvetare i New Horizons -teamet som specialiserat sig på planetariska atmosfärers struktur och utveckling.

Summers har varit medförfattare till två forskningsartiklar om ämnet, med den första, "Fotokemin av Plutos atmosfär som upplyst av New Horizons, " publicerad i tidskriften Ikaros i september. Den andra tidningen, "Constraints on the Microphysics of Plutos Photochemical Haze from New Horizons Observations" är i tryck i samma tidskrift.

Klibbigt dis

När jag först tittade på bilderna av Pluto, Summers påmindes om en värld han har studerat i decennier medan han arbetade vid George Mason University. Titan, en isig orange färgad måne av Saturnus, är den enda månen i solsystemet med en betydande atmosfär och en flytande (metan) hydrologisk cykel. Den har kolvätekemi, inklusive etan- och metansjöar som har föreningar som kan vara föregångare till den kemi som krävs för livet.

Till skillnad från Titan, Plutos atmosfär är tunn och gles, med dis som når ut minst 200 kilometer (125 miles) över ytan, minst tio gånger högre än vad forskarna förväntade sig. Men över 30 km (19 miles) visar Pluto en liknande paradox som Titan med kondens som sker i en region som är för varm i temperatur för att dispartiklar ska uppstå

NASA:s rymdfarkost Cassini såg samma märklighet i de högsta delarna av Titans atmosfär (jonosfären) på cirka 500 till 600 kilometer över ytan (ungefär 310 eller 370 miles). Genom modellering, forskare fastställde att kondenseringen delvis är resultatet av Titans fotokemi, varvid ultraviolett solljus bryter ner metan, utlöser bildningen av kolväten.

"Denna disbildning initieras i jonosfären, där det finns elektriskt laddade partiklar (elektroner och joner), ", sa Summers. "Elektronerna fäster vid kolvätena och får dem att hålla ihop. De blir väldigt stabila, och när de faller genom atmosfären växer de genom att andra partiklar fastnar på dem. Ju större de är, desto snabbare faller de. På Titan, när du går ner i atmosfären blir dispartiklarna fler och mycket större än på Pluto"

I efterhand, Summers sa att det inte borde ha varit för mycket av en överraskning att Pluto troligen har samma process. Som Titan, den har en kväveatmosfär med metan som en mindre komponent. Den största skillnaden, dock, är Plutos atmosfär bara 10 millibar vid ytan, jämfört med Titans 1,5 bar. (En bar är en metrisk enhet för tryck, med 1 bar lika med 10, 000 pascal enheter, eller något mindre än det genomsnittliga atmosfärstrycket på jorden vid havsnivån.) Atmosfärstryckskillnaden för de två kropparna påverkar också formen på dispartiklarna eftersom Titans partiklar tar mycket längre tid att falla till ytan och i slutändan blir sfäriska, medan Plutos dispartiklar faller snabbare och växer till fraktaler.

Komplexa molekyler

Med möjlig produktion av kolväten och nitriler (en annan organisk molekyl) på Pluto, ännu mer intressant förkemi för livet skulle kunna äga rum, sa Summers. "Du kan börja bygga komplexa pre-biotiska molekyler, " sa han. Ett exempel är vätecyanid, möjligen en nyckelmolekyl som leder till prebiotisk kemi.

Det som också finns rikligt på Titan är toliner, komplexa organiska föreningar som skapas när solens ultravioletta ljus träffar dispartiklarna. Det är sällsynt på jorden, men vanlig på Titan och kan ha bidragit till dess orange färg. Det finns också en rödaktig nyans på delar av Plutos yta, som kan vara från ett lager av tholiner, sa Summers.

Hans snabba beräkning uppskattar att dessa toliner kan vara 10 till 30 meter tjocka, ger mer organiskt material per kvadratmeter än en skog på jorden. Detta material kan också ändra sin kemiska sammansättning när kosmiska strålar (högenergistrålningspartiklar) träffar ytan.

Spännande nog, rödaktigt material sågs också nära Plutos isvulkaner, eller kalderan. Det är möjligt att dvärgplaneten kan ha ett hav under ytan som liknar det som misstänks på Titan, Saturns Enceladus och Jupiters Europa. Dessa månar, dock, har en tidvattenkälla för energi inom, skapas genom att kretsa runt sina enorma centrala planeter och interagera gravitationsmässigt med andra månar. Pluto är berövad sådan uppvärmning, men det är möjligt att radioaktivitet i dess inre kan hålla insidan flytande, sa Summers.

"Det här är sakerna du behöver för livet:organiskt, råvara och energi, sa Summers.

Även om det är en bit just nu att säga att Pluto är gästvänlig för livet, Summers sa att han ser fram emot att göra mer modellering. "Jag har studerat Pluto hela mitt liv, och förväntade sig aldrig att prata om att dessa saker fanns där."

Den här historien återpubliceras med tillstånd av NASAs Astrobiology Magazine. Utforska jorden och bortom på www.astrobio.net.