Miks Pluuto kaotab atmosfääri: Talv on käes

NASA kosmoselaeva New Horizons jäädvustatud suurejoonelised sinised ähmased kihid Pluuto atmosfääris. Pilt NASA / Johns Hopkinsi ülikooli rakendusfüüsika labori / Edela-uuringute instituudi kaudu.

Andrew A. Cole, Tasmaania ülikool

Fantaasiaseeria "Troonide mäng" populariseerinud pahaendeline hoiatus - "talv on tulemas" - kehtib sama hästi ka Pluuto kohta.

Ajakirjas Astronomy & Astrophysics avaldatavate teadusuuringute kohaselt näib kääbusplaneedi pingeline atmosfäär olevat aastaaegade muutumise ja lähenevate külmemate tingimuste tõttu vapustava kokkuvarisemise äärel.

Aastal 1930 avastatud astronoomid hakkasid alles 1980. aasta paiku kahtlustama Pluuto atmosfääri. See atmosfäär avastati esialgu 1985. aastal ja seda kinnitasid täielikult sõltumatud vaatlused 1988. aastal.

Sel ajal polnud astronoomidel mingil juhul võimalik teada saada, millised dramaatilised muutused on seotud väikese maailma õhukese lämmastiku, metaani ja süsivesinike ümbrisega.

Kosmiline kokkusattumus

Kosmilise kokkusattumusena nägid 20. sajandi viimastel kümnenditel ja 21. sajandi esimestel kümnenditel ka Maa, Pluuto ja Linnutee kaugema keskuse tihedate täheväljade õnnestunud joondamist.

Animatsioon ühendab mitmesuguseid Pluuto vaatlusi mitme aastakümne jooksul. Pilt NASA kaudu.

See kokkusattumus tähendab, et Pluuto möödub meie ja taustatähe vahel suhteliselt sageli. Kui see juhtub, langeb selle vari Maa peale, sündmuse astronoomid nimetavad seda okupatsiooniks.

Okupatsiooni ajal võib iga vaatluskeskus, mis asub varju teekonnal, vaadata, kuidas täht kaob, kui Pluuto tema ees möödub, ja siis uuesti ilmneda, kui planeetide jooned nihkuvad. Maakera mis tahes koha kohta kestab Pluuto okupatsioon maksimaalselt paar minutit.

Okupeerimise tehnikat on laialdaselt kasutatud Päikesesüsteemi välise maailma, sealhulgas asteroidide, komeetide, planeetide ja kääbusplaneetide orbiitide, rõngaste, kuude, kuju ja atmosfääri uurimiseks.

Võrreldes seda, mida vaatlejad näevad Maa erinevates kohtades, saab välja selgitada varjatud maailma suurus ja kuju. Kui objektil on atmosfäär, siis mõneks sekundiks, kui tähevalgus väljub ja seejärel uuesti sisse lülitatakse, saab tähevalgust planeedi atmosfääri läbimisel neeldumise ja refraktsiooni abil muuta.

Alates esimestest edukatest okupatsioonimõõtmistest 1980. aastatel on järjestikuste vaatluste abil kindlaks tehtud üha täpsemad Pluto raadiuse mõõtmed, samuti on see pidevalt muutnud meie arusaamu atmosfääri temperatuurist ja rõhust.

Pikk orbiit ja aastaajad

Nagu Maal, on ka Pluutol hooajaline tsükkel, mis on tingitud selle pooluste kaldest orbiidi tasapinnale. Pluuto pikkuse aasta jooksul, mis võrdub 248 Maa-aastaga, suunatakse kõigepealt põhjapoolus ja seejärel lõunapoolus kaugema päikese poole.

Päikesesüsteemi joonis näitab Pluto kallutatud orbiiti, mis on ka elliptilisem kui planeedid. Pilt NASA kaudu (muudetud).

Kuid erinevalt Maast on Pluuto orbiit venitatud äärmise elliptilise kujuga. Selle orbiit on nii piklik, et selle kaugus Päikesest varieerub 4, 4–7, 4 miljardi kilomeetri kaugusele [2, 7–4, 6 miljardit miili] (30–50 korda Maa ja Päikese kauguseni).

Seevastu Maa kaugus Päikesest varieerub aasta jooksul vaid 3, 4 protsenti. Pluuto atmosfäär avastati vahetult enne seda, kui Pluto jõudis päikesele lähima lähenemiseni, mis juhtus 1989. aastal.

Alates 1989. aastast on Pluuto taganenud päikesest. Temperatuurid on vastavalt langenud.

Surve all

Ajal, mil Pluuto hakkas päikesest eemalduma, arvasid astronoomid, et see põhjustab atmosfäärirõhu languse, samamoodi, kui autorehvis rõhk külma ilmaga väheneb ja kuumus suureneb. Vastupidi, aastatel 1988-2016 tehtud vaatlused on näidanud õhurõhu ühtlast tõusu.

Vahetult enne NASA sondi New Horizons saabumist 2015. aastal avastati okupatsioonimõõtmistel, et atmosfäärirõhk Pluutos on 1988. aastast alates kolmekordistunud (samaväärne maakeral oleks võrrelda rõhku Everesti mäe tipus merega avalduva rõhuga) tase).

Mis on lahknevuse põhjus? Arvamus, et okuptsioonimõõtmised olid ekslikud, kustutati New Horizoni pardal asuva raadio-teaduse eksperimendi (REX) poolt, kes andis kokkuleppel maapinna vaatlejatega otsesed mõõtmised tagasi.

Uus uurimistöö on mõistatuse lahendanud, kasutades hooaja mudelit gaasi ja jää transportimiseks ümber planeedi pinna.

Ehkki Pluuto liigub igal aastal päikesest kaugemale, on tema põhjapoolus orbiidi sellel osal pidevalt päikesevalgus, põhjustades lämmastiku jääkorgi tagasivoolu gaasifaasi.

See seletab atmosfäärirõhu kiiret suurenemist viimase kolme aastakümne jooksul.

Kuid kliimamudelid näitavad, et see suundumus ei jätku.

NASA kosmoselaeva New Horizons jäädvustatud Pluuto põhjapooluse külmutatud kanjonid. Pilt NASA / Johns Hopkinsi ülikooli rakendusfüüsika labori / Edela-uuringute instituudi kaudu.

Talv on tõesti tulemas

Pluuto liigub päikesest kaugemale kuni aastani 2113 ja nõrk päikesevalgus ei ole lõunapooluste polaarpiirkondade sarnaseks soojendamiseks piisav.

Pika põhjapoolse sügise ja talve jooksul on oodata Pluuto atmosfääri varisemist, hõõrudes pinnale nagu jää auto tuuleklaasil selgel ja külmal talveõhtul.

Prognoositakse, et madalaimas mõõdetud keskkonnas on atmosfääris vähem kui viis protsenti praegusest rõhust. Pluuto lähedane lähenemine päikesele ja põhjapoolkera kevadele ei kordu enne 2237. aastat.

Kuni selle ajani on kriitilise tähtsusega testida meie teadmisi planeedi atmosfäärimudelitest äärmise madala temperatuuri ja madalrõhu tingimustes, jätkates okupatsioonimõõtmisi.

Kuid need võimalused muutuvad harvemaks, kui Pluuto orbiit astub nähtavale positsioonile kaugemale galaktilise keskuse tihedatest täheväljadest, mis aitasid meil vaatlusi teha.

Andrew A. Cole, Tasmaania ülikooli astrofüüsika vanemlektor

See artikkel on avaldatud väljaandes The Conversation Creative Commonsi litsentsi all. Lugege algset artiklit.

Alumine rida: astrofüüsik selgitab, miks Pluuto kaotab oma atmosfääri.