Spectaculoasele straturi de ceață albastră din atmosfera lui Pluto, surprinse de sonda spațială New Horizons a NASA. Imagine via NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute.
De Andrew A. Cole, University of Tasmania
Avertismentul amenințător – „iarna se apropie”, popularizat de serialul fantasy „Game of Thrones” – se aplică la fel de bine și în cazul lui Pluto.
Atmosfera firavă a planetei pitice pare a fi pe punctul de a se prăbuși uimitor din cauza schimbării anotimpurilor și a apropierii unor condiții mai reci, potrivit unei cercetări care va fi publicată în revista Astronomy & Astrophysics.
Descoperită în 1930, abia în jurul anului 1980 astronomii au început să suspecteze că Pluto ar putea avea o atmosferă. Această atmosferă a fost descoperită provizoriu în 1985 și confirmată pe deplin prin observații independente în 1988.
La acea vreme, astronomii nu aveau cum să știe ce schimbări dramatice se pregăteau pentru învelișul subțire de azot, metan și hidrocarburi al micii lumi.
O coincidență cosmică
Printr-o coincidență cosmică, ultimele decenii ale secolului XX și primele decenii ale secolului XXI au fost marcate, de asemenea, de o aliniere norocoasă a Pământului, a lui Pluto și a câmpurilor stelare dense din centrul îndepărtat al Căii Lactee.
Această animație combină diverse observații ale lui Pluto pe parcursul a mai multor decenii. Imagine via NASA.
Această coincidență înseamnă că Pluto trece relativ des între noi și o stea de fundal. Când se întâmplă acest lucru, umbra sa cade pe Pământ, un eveniment pe care astronomii îl numesc o ocultație.
În timpul unei ocultații, orice observator care se întâmplă să se afle în calea umbrei poate urmări cum steaua pare să dispară în timp ce Pluto trece prin fața sa, iar apoi să reapară pe măsură ce alinierile planetare se schimbă. Pentru orice loc dat de pe suprafața Pământului, o ocultă a lui Pluto durează cel mult câteva minute.
Tehnica ocultațiilor a fost folosită pe scară largă pentru a studia orbitele, inelele, lunile, formele și atmosferele lumilor din sistemul solar exterior, inclusiv asteroizii, cometele, planetele și planetele pitice.
Prin compararea a ceea ce văd observatorii din diferite locații de pe Pământ, se poate calcula dimensiunea și forma lumii care se ocultează. Dacă obiectul are o atmosferă, atunci, timp de câteva secunde scurte, când lumina stelară se stinge și apoi se reaprinde, lumina stelară poate fi alterată prin absorbție și refracție la trecerea prin atmosfera planetară.
De la primele măsurători reușite ale ocultației din anii 1980, o succesiune de observații au stabilit măsuri din ce în ce mai precise ale razei lui Pluto, precum și o înțelegere din ce în ce mai clară a temperaturii și presiunii atmosferei sale.
Orbită lungă și anotimpuri
Ca și Pământul, Pluto are un ciclu sezonier datorat înclinației polilor săi față de planul orbitei sale. Pe parcursul unui an lung al lui Pluto – echivalentul a 248 de ani tereștri – mai întâi polul nord și apoi polul sud sunt înclinate spre soarele îndepărtat.
Un desen al sistemului solar arată orbita înclinată a lui Pluto, care este, de asemenea, mai eliptică decât cea a planetelor. Imagine via NASA (modificată).
Dar, spre deosebire de Pământ, orbita lui Pluto este întinsă într-o formă extrem de eliptică. Orbita sa este atât de alungită încât distanța sa față de Soare variază între 4,4 și 7,4 miliarde de kilometri (de 30 până la 50 de ori mai mare decât distanța Pământ-Soare).
În schimb, distanța Pământului față de Soare variază cu doar 3,4 procente pe parcursul unui an. Atmosfera lui Pluto a fost descoperită chiar înainte ca Pluto să ajungă la cea mai apropiată apropiere de Soare, ceea ce s-a întâmplat în 1989.
Din 1989, Pluto s-a îndepărtat de Soare. Temperaturile au scăzut în consecință.
Sub presiune
În momentul în care Pluto a început să se îndepărteze de Soare, astronomii se așteptau ca acest lucru să determine scăderea presiunii sale atmosferice, în același mod în care presiunea dintr-o anvelopă de automobil scade la vreme rece și crește la căldură. Dimpotrivă, observațiile din perioada 1988-2016 au arătat o creștere constantă a presiunii atmosferice.
Imediat înainte de sosirea sondei New Horizons a NASA în 2015, măsurătorile de ocultație au descoperit că presiunea atmosferică pe Pluto s-a triplat din 1988 (echivalentul pe Pământ ar fi să comparăm presiunea din vârful Muntelui Everest cu cea de la nivelul mării).
Care este cauza discrepanței? Orice gând că măsurătorile de ocultație ar fi fost eronate a fost alungat de Radio Science Experiment (REX) de la bordul New Horizons, care a returnat măsurători directe în concordanță cu cele efectuate de observatorii de pe Pământ.
Noile cercetări au rezolvat misterul folosind un model sezonier pentru transportul de gaz și gheață în jurul suprafeței planetei.
Chiar dacă Pluto se îndepărtează mai mult de Soare în fiecare an, polul său nord este în permanență luminat de Soare în această parte a orbitei sale, ceea ce face ca stratul său de gheață de azot să revină la faza de gaz.
Aceasta explică creșterea rapidă a presiunii atmosferice din ultimele trei decenii.
Dar modelarea climei arată că această tendință nu va continua.
Canioanele înghețate ale polului nordic al lui Pluto surprinse de sonda spațială New Horizons a NASA. Imagine via NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute.
Vine cu adevărat iarna
Pluto va continua să se îndepărteze tot mai mult de Soare până în anul 2113, iar lumina slabă a Soarelui nu va fi suficientă pentru a încălzi în mod similar regiunile polare sudice.
În timpul toamnei și iernii lungi din nord, se așteaptă ca atmosfera lui Pluto să se prăbușească, înghețând la suprafață precum gheața de pe parbrizul unei mașini într-o noapte de iarnă clară și rece.
La cel mai scăzut reflux, se preconizează că atmosfera va avea mai puțin de cinci procente din presiunea sa actuală. Combinația dintre apropierea apropiată a lui Pluto de Soare și primăvara din emisfera nordică nu se va repeta până în anul 2237.
Până atunci, va fi de o importanță critică să testăm înțelegerea noastră a modelelor atmosferice planetare în condiții de temperatură extrem de joasă și presiune scăzută prin măsurători continue de ocultare.
Dar aceste oportunități vor deveni mai puțin frecvente pe măsură ce orbita lui Pluto își duce poziția aparentă mai departe de câmpurile stelare dense din centrul galactic care ne-au ajutat să facem observațiile.
Andrew A. Cole, Senior Lecturer in Astrophysics, University of Tasmania
Acest articol este republicat din The Conversation sub o licență Creative Commons. Citiți articolul original.
Bottom line: Un astrofizician explică de ce Pluto își pierde atmosfera.
Membrii comunității EarthSky – inclusiv oameni de știință, precum și scriitori de știință și natură din întreaga lume – își dau cu părerea despre ceea ce este important pentru ei. Fotografie de Robert Spurlock.
.