A NASA New Horizons űrszondája által rögzített látványos kék ködrétegek a Plútó légkörében. Kép a NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute által készített képen.
Andrew A. Cole, University of Tasmania
A vészjósló figyelmeztetés – “közeleg a tél”, amelyet a Trónok harca című fantasy-sorozat tett népszerűvé – a Plútóra is érvényes.
A törpebolygó gyenge légköre úgy tűnik, hogy az évszakok változása és a közelgő hidegebb körülmények miatt a lenyűgöző összeomlás szélén áll – derül ki az Astronomy & Astrophysics című folyóiratban közzéteendő kutatásból.
Az 1930-ban felfedezett Plútót csak 1980 körül kezdték gyanítani a csillagászok, hogy talán van légköre. Ezt a légkört 1985-ben fedezték fel kísérleti jelleggel, majd 1988-ban független megfigyelésekkel teljesen megerősítették.
A csillagászok akkor még nem tudhatták, milyen drámai változások várhatók a kis világ nitrogénből, metánból és szénhidrogénekből álló vékony burkában.
Kozmikus véletlen
Kozmikus véletlen folytán a 20. század utolsó és a 21. század első évtizedeiben a Föld, a Plútó és a Tejútrendszer távoli középpontjának sűrű csillagmezői is szerencsésen egymáshoz igazodtak.
Az animáció a Plútó különböző, több évtizedes megfigyeléseit foglalja össze. Image via NASA.
Ez az egybeesés azt jelenti, hogy a Plútó viszonylag gyakran halad el köztünk és egy háttércsillag között. Ilyenkor az árnyéka a Földre esik, amit a csillagászok fedésnek neveznek.
A fedés során minden olyan csillagvizsgáló, amely történetesen az árnyék útvonalán belül helyezkedik el, megfigyelheti, hogy a csillag eltűnik, amikor a Plútó elhalad előtte, majd újra megjelenik, amint a bolygók együttállása megváltozik. A Föld felszínének egy adott pontján a Plútó-borítás legfeljebb néhány percig tart.
A fedések technikáját széles körben használják a külső Naprendszer világainak – beleértve az aszteroidákat, üstökösöket, bolygókat és törpebolygókat – pályáinak, gyűrűinek, holdjainak, alakjának és légkörének tanulmányozására.
A Föld különböző pontjain a megfigyelők által látottak összehasonlításával kiszámítható a fedésben lévő világ mérete és alakja. Ha az objektumnak van légköre, akkor néhány rövid másodpercig, amikor a csillagfény kialszik, majd visszatér, a csillagfényt az abszorpció és a fénytörés megváltoztathatja, ahogy áthalad a bolygó légkörén.
Az 1980-as években végzett első sikeres fedési mérések óta a megfigyelések sorozata egyre pontosabban meghatározta a Plútó sugarát, valamint folyamatosan élesítette a légkörének hőmérsékletére és nyomására vonatkozó ismereteinket.
Hosszú pálya és évszakok
A Földhöz hasonlóan a Plútónak is van egy évszakos ciklusa, ami a pólusainak a pályája síkjához való dőlésének köszönhető. A Plútó hosszú éve alatt – ami 248 földi évnek felel meg – először az északi, majd a déli pólus dől a távoli Nap felé.
A Naprendszer rajzán látható a Plútó ferde pályája, amely ráadásul elliptikusabb, mint a bolygóké. Image via NASA (modified).
De a Földdel ellentétben a Plútó pályája szélsőségesen elliptikusra nyúlik. Pályája annyira elnyúlt, hogy a Naptól való távolsága 4,4 és 7,4 milliárd kilométer között változik (30-50-szerese a Föld-Nap távolságnak).
Ezzel szemben a Föld távolsága a Naptól egy év alatt mindössze 3,4 százalékkal változik. A Plútó légkörét nem sokkal azelőtt fedezték fel, hogy a Plútó elérte volna a legközelebbi napközelségét, ami 1989-ben történt.
A Plútó 1989 óta egyre távolodik a Naptól. A hőmérséklet ennek megfelelően csökkent.
Nyomás alatt
Amikor a Plútó elkezdett távolodni a Naptól, a csillagászok arra számítottak, hogy emiatt csökkenni fog a légköri nyomása, hasonlóan ahhoz, ahogyan egy autógumiban a nyomás csökken a hideg időben és nő a melegben. Ezzel szemben az 1988-2016 közötti megfigyelések a légköri nyomás folyamatos növekedését mutatták.
Közvetlenül a NASA New Horizons szondájának 2015-ös érkezése előtt az okkultációs mérések felfedezték, hogy a Plútón a légköri nyomás 1988 óta megháromszorozódott (a Földön ennek megfelelője az lenne, ha a Mt. Everest csúcsán uralkodó nyomást a tengerszinthez hasonlítanánk).
Mi az oka az eltérésnek? Minden olyan gondolatot, hogy az okkultációs mérések hibásak, elűzött a New Horizons fedélzetén végzett rádiótudományi kísérlet (REX), amely a földi megfigyelőkkel összhangban lévő közvetlen méréseket küldött vissza.
Az új kutatás a bolygó felszíne körüli gáz- és jégszállítás szezonális modelljének segítségével oldotta meg a rejtélyt.
Még ha a Plútó évről évre távolabb kerül a Naptól, pályájának ezen szakaszában az északi pólusát folyamatosan éri napfény, ami miatt nitrogénjégsapkája visszaalakul a gázfázisba.
Ez magyarázza a légköri nyomás gyors növekedését az elmúlt három évtizedben.
A klímamodellezés szerint azonban ez a tendencia nem fog folytatódni.
A Plútó északi pólusának fagyott kanyonjait a NASA New Horizons űrszondája örökítette meg. Image via NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute.
Tényleg jön a tél
A Plútó 2113-ig tovább távolodik a Naptól, és a gyenge napfény nem lesz elegendő a déli sarkvidékek hasonló mértékű felmelegítéséhez.
A hosszú északi ősz és tél során a Plútó légköre várhatóan összeomlik, és úgy fagy ki a felszínre, mint jég az autó szélvédőjén egy tiszta és hideg téli éjszakán.
A legalacsonyabb szintjén a légkör az előrejelzések szerint a jelenlegi nyomás kevesebb mint öt százalékát fogja elérni. A Plútó napközelségének és az északi félteke tavaszának kombinációja 2237-ig nem fog megismétlődni.
Míg ez meg nem történik, kritikus fontosságú lesz a bolygólégköri modellek megértésének tesztelése extrém alacsony hőmérsékletű és alacsony nyomású körülmények között, folyamatos okkultációs mérésekkel.
De ezek a lehetőségek egyre ritkábbak lesznek, ahogy a Plútó pályája egyre távolabb kerül a galaktikus központ sűrű csillagmezőitől, amelyek segítettek a megfigyelések elvégzésében.
Andrew A. Cole, a Tasmániai Egyetem asztrofizikai főelőadója
Ez a cikk a The Conversation című folyóiratban jelent meg újra a Creative Commons licenc alapján. Olvassa el az eredeti cikket.
Végeredmény: Egy asztrofizikus elmagyarázza, miért veszíti el a Plútó a légkörét.
Az EarthSky közösség tagjai – köztük tudósok, valamint tudományos és természeti írók a világ minden tájáról – mérlegelik, mi fontos számukra. Fotó: Robert Spurlock.