Η ατμόσφαιρα του Πλούτωνα μπορεί να καταρρέει
Η θολή, πολυεπίπεδη ατμόσφαιρα του Πλούτωνα αραιώνει καθώς εισέρχεται στο πιο κρύο μέρος του πλουτωνικού έτους. Παραπάνω, η ατμόσφαιρα φωτίζεται από πίσω από τον Ήλιο μετά την διέλευση του New Horizons το 2015. Από: NASA/JHUAPL/SwRI.
Μην ανησυχείτε, αυτό υποτίθεται ότι κάνει.
Μια εικόνα σε κλίμακα του γκρι του Πλούτωνα φωτισμένου από τον Ήλιο. Αρκετά στρώματα της ατμόσφαιρας του Πλούτωνα είναι ορατά, όπως και η λεία παγωμένη επιφάνεια στο Sputnik Planitia και τα γύρω βουνά.
Ο Πλούτωνας χρειάζεται 248 χρόνια για να ολοκληρώσει ένα ταξίδι γύρω από τον Ήλιο. Η ανθρωπότητα γνωρίζει την ύπαρξή του για λιγότερο από το μισό αυτού του χρόνου και εξακολουθούμε να ανακαλύπτουμε τους μυριάδες τρόπους με τους οποίους ο Πλούτωνας διαφέρει από άλλα ουράνια αντικείμενα. Μεταξύ άλλων παραδοξοτήτων: ο Πλούτωνας είναι το μόνο αντικείμενο πέρα από την τροχιά του Ποσειδώνα που έχει ατμόσφαιρα.
Αλλά αυτό μπορεί να μην ισχύει πάντα.
Επειδή ο Πλούτωνας βιώνει μια τόσο δραστική αλλαγή στην ποσότητα του ηλιακού φωτός που λαμβάνει κατά τη διάρκεια των 200 χρόνων του, οι πλανητικοί επιστήμονες έχουν διατυπώσει τη θεωρία ότι η ατμόσφαιρα του Πλούτωνα, η οποία κυριαρχείται από άζωτο, μπορεί να έρχεται και να παρέρχεται με τις εποχές του. Τώρα, νέα έρευνα υποδηλώνει ότι η ατμοσφαιρική πίεση του Πλούτωνα αρχίζει να μειώνεται, πιθανώς προαναγγέλλοντας την ατμοσφαιρική κατάρρευση πριν από τον χειμώνα του Πλουτώνα.
Δύναμη του αποκρυφισμού
Ο Πλούτωνας ανακαλύφθηκε το 1930, αλλά οι αστρονόμοι δεν ανίχνευσαν την ατμόσφαιρά του μέχρι το 1988. Παρατήρησαν προσεκτικά καθώς ο Πλούτωνας εμπόδιζε για λίγο το φως από ένα μακρινό αστέρι και παρατήρησαν ότι το φως του αστεριού ταξίδευε μέσα από ένα λεπτό αέριο στρώμα κυρίως αζώτου, με λίγο μεθάνιο, μονοξείδιο του άνθρακα και υδρογονάνθρακες. Αυτή η μέθοδος ανίχνευσης, που ονομάζεται αστρική απόκρυψη , επιτρέπει στους επιστήμονες να παρακολουθούν τις ιδιότητες της ατμόσφαιρας του Πλούτωνα, όπως το ύψος και την πίεση, καθώς και ορισμένες λεπτότερες λεπτομέρειες όπως τα ατμοσφαιρικά κύματα και την παρουσία ομίχλης.
Στη συνέχεια, το 2015, το διαστημόπλοιο New Horizons της NASA πέρασε από το σύστημα του Πλούτωνα. Παρείχε τις πιο καθαρές εικόνες της ατμόσφαιρας του Πλούτωνα μέχρι σήμερα και αποκάλυψε εκπληκτική πολυπλοκότητα . Έκτοτε, οι πλανητικοί επιστήμονες συνεχίζουν να παρακολουθούν την ατμόσφαιρα του νάνου πλανήτη μέσω αποκρύψεων.
Μια σφαιρική άποψη του Πλούτωνα με ένα φωτεινό καρδιόσχημο χαρακτηριστικό στο κέντρο του.
Η ατμόσφαιρα και ο επιφανειακός πάγος του Πλούτωνα, όπως και στο ομαλό δυτικό μισό της καρδιάς σε σχήμα Tombaugh Region, ανταλλάσσουν τακτικά σωματίδια αζώτου. Οι λεπτομέρειες αυτών των ανταλλαγών επιφάνειας-αέρα καθορίζουν εν μέρει πού και πόσο γρήγορα θα παγώσει η ατμόσφαιρα κατά τη διάρκεια του πλουτωνικού χειμώνα. Από NASA/JHUAPL/SwRI.
«Οι αστρικές αποκρύψεις παρέχουν ένα στιγμιότυπο των φυσικών ιδιοτήτων της ατμόσφαιρας του Πλούτωνα [σε] μια δεδομένη χρονική στιγμή. Η διαδρομή που ακολουθεί το φως των αστεριών μέσα από μια λεπτή ατμόσφαιρα είναι συνάρτηση της σύνθεσής της, καθώς και των προφίλ θερμοκρασίας και πυκνότητας», δήλωσε η Amanda Sickafoose , πλανητική επιστήμονας στο Ινστιτούτο Πλανητικών Επιστημών στο Τουσόν της Αριζόνα. Η Sickafoose είναι η κύρια συγγραφέας της νέας ανακάλυψης.
Αλλά οι αποκρύψεις συμβαίνουν μόνο όταν ο Πλούτωνας και ένα αστέρι στο φόντο ευθυγραμμίζονται ακριβώς σωστά, κάτι που συμβαίνει ίσως μία ή δύο φορές το χρόνο. Επιπλέον, δεδομένου του πόσο ανεπαίσθητο είναι το σήμα από την ατμόσφαιρα του Πλούτωνα, οι απαντήσεις που προκύπτουν από ένα τηλεσκόπιο και μια μέθοδο ανάλυσης μπορεί να διαφέρουν από εκείνες μιας άλλης μεθόδου. Αυτές οι προκλήσεις δυσκολεύουν τους αστρονόμους να δημιουργήσουν ένα ομοιόμορφο και συνεκτικό σύνολο δεδομένων που να δείχνει τις ανεπαίσθητες αλλαγές στην ατμόσφαιρα του Πλούτωνα με την πάροδο του χρόνου.
Ένας σχεδόν άερος χειμώνας
Η Sickafoose και οι συνάδελφοί της προσπάθησαν να ξεπεράσουν αυτές τις προκλήσεις συγκεντρώνοντας δεδομένα απόκρυψης του Πλούτωνα που καλύπτουν την περίοδο 1988-2023, συμπεριλαμβανομένων 10 νέων αποκρυπτώσεων από το 2017 έως το 2023, και αναλύοντάς τα με συνεπή τρόπο. Οι παρατηρήσεις έγιναν σε περισσότερες από 15 διαφορετικές τοποθεσίες τηλεσκοπίων σε όλο τον κόσμο. Αλλά αναλύοντας εκ νέου τα δεδομένα με ομοιόμορφο τρόπο, η ομάδα ελαχιστοποίησε τις διαφορές που αφορούν συγκεκριμένα τα τηλεσκόπια και μπόρεσε να εντοπίσει λεπτομέρειες για το πώς έχει εξελιχθεί η ατμόσφαιρα του Πλούτωνα.
Η ανάλυση της ομάδας έδειξε ότι η ανώτερη και κατώτερη ατμόσφαιρα του Πλούτωνα έχουν αντιδράσει διαφορετικά στην εξασθένηση του ηλιακού φωτός.
«Όσον αφορά το μέγεθος και την πίεση, διαπιστώνουμε ότι η ατμόσφαιρα του Πλούτωνα παρέμεινε περίπου σταθερή από την διέλευση του New Horizons το 2015 έως το 2021», δήλωσε η Sickafoose. «Τα πιο πρόσφατα σύνολα δεδομένων μας το 2022 και το 2023 υποδηλώνουν ότι η πίεση έχει μειωθεί, σε επίπεδο 16%, στην κατώτερη ατμόσφαιρα».
Ο Πλούτωνας και η θολή ατμόσφαιρά του φωτίζονται από τον Ήλιο. Η ατμόσφαιρα είναι χρωματισμένη με μπλε φως για να μιμείται αυτό που θα αντιλαμβανόταν το ανθρώπινο μάτι.
Καθώς η ατμόσφαιρα του Πλούτωνα ψύχεται, τα σωματίδια ομίχλης στην ατμόσφαιρά του θα πέσουν ως χιόνι αζώτου. Από NASA/JHUAPL/SwRI.
Τα δεδομένα δείχνουν επίσης ότι ενώ η ανώτερη ατμόσφαιρα του Πλούτωνα παραμένει απαλλαγμένη από ομίχλη, η ομίχλη της κατώτερης ατμόσφαιράς του έχει αρχίσει να καθαρίζει. Οι αστρονόμοι έχουν παρατηρήσει την αλλαγή στην ομίχλη και στο παρελθόν και υποψιάζονται ότι σωματίδια ομίχλης πέφτουν σαν χιόνι καθώς η ατμόσφαιρα του Πλούτωνα ψύχεται. Η ομάδα δημοσίευσε αυτά τα αποτελέσματα στο The Planetary Science Journal τον Ιούλιο.
«Αυτή είναι μια εξαιρετική δουλειά!» δήλωσε η Perianne Johnson , κλιματολόγος του Πλούτωνα στο Πανεπιστήμιο Purdue στο West Lafayette της Ιντιάνα, η οποία δεν συμμετείχε σε αυτήν την έρευνα. «Ελπίζουμε να εντοπίσουμε μικρές αλλαγές στην ατμόσφαιρα του Πλούτωνα και μπορεί να είναι δύσκολο να διαπιστωθεί εάν οι αναφερόμενες διαφορές είναι πραγματικά αλλαγές στην ατμόσφαιρα ή απλώς διαφορές μεταξύ του τρόπου με τον οποίο δύο επιστήμονες επεξεργάστηκαν τα δεδομένα και των διαφορετικών υποθέσεων που έκαναν σχετικά με άγνωστες ατμοσφαιρικές ιδιότητες. Σε αυτή την εργασία, μπορούμε να εμπιστευτούμε ότι οι αναφερόμενες αλλαγές στην ατμοσφαιρική πίεση είναι πραγματικές».
Αζωτούχο χιόνι
Όπως πολλά μεταποσειδώνια αντικείμενα (TNOs), η τροχιά του Πλούτωνα είναι πολύ μη κυκλική και έχει απότομη γωνία από το επίπεδο της εκλειπτικής. Η θερμοκρασία του αλλάζει δραστικά καθ' όλη τη διάρκεια του έτους, ανάλογα με την απόσταση που βρίσκεται από τον Ήλιο. Από την ανακάλυψη της ατμόσφαιρας του Πλούτωνα, οι αστρονόμοι έχουν διατυπώσει τη θεωρία ότι η ατμόσφαιρα μπορεί να παγώσει ή να καταρρεύσει καθώς η θερμοκρασία του Πλούτωνα πέφτει.
Οι αστρονόμοι «προέβλεψαν πτώση της πίεσης κάποια στιγμή τις επόμενες δεκαετίες, βασιζόμενοι σε ατμοσφαιρικά μοντέλα που λαμβάνουν υπόψη πράγματα όπως η τροχιά του Πλούτωνα, η ποσότητα του Ήλιου που δέχεται σε διαφορετικές θέσεις στην επιφάνειά του και οι ιδιότητες του επιφανειακού πάγου», δήλωσε η Sickafoose.
«Ο Πλούτωνας είναι ο καλύτερα μελετημένος TNO, και αυτά που μαθαίνουμε για τον Πλούτωνα βοηθούν να βάλουμε άλλους TNO στο σωστό πλαίσιο.»
Αυτά τα δεδομένα υποδηλώνουν ότι αυτή η κατάρρευση μπορεί να ξεκινά. Και ενώ μια πτώση 16% στην ατμοσφαιρική πίεση μπορεί να ακούγεται μικρή, είπε η Τζόνσον, «είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι αυτή η αλλαγή συνέβη σε μια περίοδο μόλις λίγων ετών, η οποία είναι μόνο ένα μικρό ποσοστό της τροχιακής χρονικής κλίμακας του Πλούτωνα. Επομένως, αυτή είναι μια γρήγορη, συναρπαστική αλλαγή και υποδηλώνει συμπύκνωση πάγου που συμβαίνει κάπου στον Πλούτωνα».
Οι περισσότερες θεωρίες προβλέπουν ότι μόλις ξεκινήσει η κατάρρευση, η ατμοσφαιρική πίεση του Πλούτωνα θα συνεχίσει να μειώνεται για περισσότερα από 150 χρόνια, πριν τελικά ανακάμψει τον 23ο αιώνα. Ο προσδιορισμός του πότε και πόσο γρήγορα συμβαίνει η κατάρρευση παρέχει ενδείξεις για το πού συμπυκνώνεται το ατμοσφαιρικό άζωτο και χιονίζει πάνω στις αποθέσεις πάγου του νότιου ημισφαιρίου του Πλούτωνα.
Η επόμενη ευκαιρία για υψηλής ποιότητας παρατηρήσεις απόκρυψης του Πλούτωνα είναι το 2027 και θα μπορούσε να επαληθεύσει εάν η ατμοσφαιρική κατάρρευση είναι επικείμενη.
«Οι αποκρύψεις είναι ένα απίστευτα ισχυρό εργαλείο για την παρατήρηση του μακρινού ηλιακού συστήματος από τη Γη», είπε η Τζόνσον. «Ο Πλούτωνας είναι ο καλύτερα μελετημένος ΤΝΟ και αυτά που μαθαίνουμε για τον Πλούτωνα βοηθούν να τεθούν στο σωστό πλαίσιο και άλλοι ΤΝΟ».
Kimberly MS Cartier
περισσότερα,
Cartier, K. M. S. (2026), Pluto’s atmosphere may be collapsing, Eos, 107, https://doi.org/10.1029/2026EO260288
https://eos.org/research-spotlights/plutos-atmosphere-may-be-collapsing
