Las espectaculares capas de neblina azul en la atmósfera de Plutón, captadas por la nave New Horizons de la NASA. Imagen vía NASA/Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins/Instituto de Investigación del Suroeste.
Por Andrew A. Cole, Universidad de Tasmania
La ominosa advertencia – «se acerca el invierno», popularizada por la serie de fantasía «Juego de Tronos»- se aplica igualmente a Plutón.
La tenue atmósfera del planeta enano parece estar al borde de un asombroso colapso debido a un cambio de estación y a la aproximación de condiciones más frías, según una investigación que se publicará en la revista Astronomy & Astrophysics.
Descubierto en 1930, no fue hasta alrededor de 1980 cuando los astrónomos comenzaron a sospechar que Plutón podría tener una atmósfera. Esa atmósfera fue descubierta tentativamente en 1985 y confirmada completamente por observaciones independientes en 1988.
En ese momento, los astrónomos no tenían forma de saber qué cambios dramáticos le esperaban a la delgada envoltura de nitrógeno, metano e hidrocarburos del pequeño mundo.
Una coincidencia cósmica
Por una coincidencia cósmica, las últimas décadas del siglo XX y las primeras del XXI también vieron una afortunada alineación de la Tierra, Plutón y los densos campos estelares del lejano centro de la Vía Láctea.
Esta animación combina varias observaciones de Plutón a lo largo de varias décadas. Imagen vía NASA.
Esta coincidencia significa que Plutón pasa con relativa frecuencia entre nosotros y una estrella de fondo. Cuando esto ocurre, su sombra cae sobre la Tierra, un evento al que los astrónomos se refieren como ocultación.
Durante una ocultación, cualquier observatorio que se encuentre dentro de la trayectoria de la sombra puede ver cómo la estrella parece desaparecer cuando Plutón pasa por delante de ella, y luego vuelve a aparecer cuando las alineaciones planetarias cambian. En cualquier lugar de la superficie de la Tierra, una ocultación de Plutón dura como mucho un par de minutos.
La técnica de las ocultaciones se ha utilizado ampliamente para estudiar las órbitas, los anillos, las lunas, las formas y las atmósferas de los mundos del sistema solar exterior, incluidos los asteroides, los cometas, los planetas y los planetas enanos.
Al comparar lo que los observadores ven en diferentes lugares de la Tierra, se puede calcular el tamaño y la forma del mundo oculto. Si el objeto tiene una atmósfera, durante unos breves segundos, cuando la luz de la estrella se apaga y vuelve a encenderse, la luz de la estrella puede verse alterada por la absorción y la refracción al atravesar la atmósfera planetaria.
Desde las primeras mediciones de ocultación realizadas con éxito en la década de 1980, una sucesión de observaciones ha establecido medidas cada vez más precisas del radio de Plutón, además de afinar continuamente nuestra comprensión de la temperatura y la presión de su atmósfera.
Órbita larga y estaciones
Al igual que la Tierra, Plutón tiene un ciclo estacional debido a la inclinación de sus polos respecto al plano de su órbita. A lo largo del largo año de Plutón -equivalente a 248 años terrestres-, primero el polo norte y luego el polo sur se inclinan hacia el lejano Sol.
Un dibujo del sistema solar muestra la órbita inclinada de Plutón, que además es más elíptica que la de los planetas. Imagen vía NASA (modificada).
Pero a diferencia de la Tierra, la órbita de Plutón está estirada en una forma elíptica extrema. Su órbita es tan alargada que su distancia al sol varía entre 4.400 y 7.400 millones de kilómetros (entre 30 y 50 veces la distancia Tierra-Sol).
En cambio, la distancia de la Tierra al sol varía sólo un 3,4% a lo largo de un año. La atmósfera de Plutón se descubrió justo antes de que éste alcanzara su máxima aproximación al sol, lo que ocurrió en 1989.
Desde 1989, Plutón se ha ido retirando del sol. Las temperaturas han ido disminuyendo en consecuencia.
Sin presión
En el momento en que Plutón comenzó a alejarse del sol, los astrónomos esperaban que esto provocara un descenso de su presión atmosférica, de forma muy parecida a como la presión de un neumático de automóvil disminuye con el frío y aumenta con el calor. Por el contrario, las observaciones realizadas entre 1988 y 2016 han mostrado un aumento constante de la presión atmosférica.
Inmediatamente antes de la llegada de la sonda New Horizons de la NASA en 2015, las mediciones de ocultación descubrieron que la presión atmosférica en Plutón se ha triplicado desde 1988 (el equivalente en la Tierra sería comparar la presión en la cima del Monte Everest con la del nivel del mar).
¿Cuál es la causa de la discrepancia? Cualquier idea de que las mediciones de ocultación eran erróneas fue desterrada por el Experimento Científico de Radio (REX) a bordo de New Horizons, que devolvió las mediciones directas de acuerdo con los observadores terrestres.
La nueva investigación ha resuelto el misterio utilizando un modelo estacional para el transporte de gas y hielo alrededor de la superficie del planeta.
Aunque Plutón se aleja del sol cada año, su polo norte está continuamente iluminado por el sol durante esta parte de su órbita, lo que hace que su capa de hielo de nitrógeno vuelva a la fase gaseosa.
Esto explica el rápido aumento de la presión atmosférica en las últimas tres décadas.
Pero los modelos climáticos muestran que esta tendencia no continuará.
Los cañones helados del polo norte de Plutón captados por la nave espacial New Horizons de la NASA. Imagen vía NASA/Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins/Instituto de Investigación del Suroeste.
El invierno realmente se acerca
Plutón seguirá alejándose del sol hasta el año 2113, y la débil luz solar no será suficiente para calentar de forma similar las regiones polares del sur.
Durante el largo otoño e invierno septentrional, se espera que la atmósfera de Plutón se colapse, helándose en la superficie como el hielo en el parabrisas de un coche en una noche clara y fría de invierno.
En su punto más bajo, se predice que la atmósfera tendrá menos del cinco por ciento de su presión actual. La combinación del acercamiento de Plutón al sol y la primavera del hemisferio norte no se repetirá hasta el año 2237.
Hasta entonces, será de vital importancia poner a prueba nuestra comprensión de los modelos atmosféricos planetarios en condiciones de extrema baja temperatura y baja presión mediante continuas mediciones de ocultación.
Pero estas oportunidades serán menos frecuentes a medida que la órbita de Plutón aleje su posición aparente de los densos campos estelares del centro galáctico que nos ayudaron a realizar las observaciones.
Andrew A. Cole, profesor titular de Astrofísica, Universidad de Tasmania
Este artículo ha sido republicado de The Conversation bajo una licencia de Creative Commons. Lea el artículo original.
En el fondo: Un astrofísico explica por qué Plutón está perdiendo su atmósfera.
Los miembros de la comunidad EarthSky -incluyendo científicos, así como escritores de ciencia y naturaleza de todo el mundo- opinan sobre lo que es importante para ellos. Foto de Robert Spurlock.