Учёные обнаружили первые признаки замерзания атмосферы Плутона
Учёные обнаружили возможные первые признаки того, что атмосфера Плутона начинает постепенно разрушаться по мере удаления карликовой планеты от Солнца. Новые наблюдения показывают, что атмосферное давление на Плутоне недавно начало снижаться, что может быть связано с постепенным замерзанием газов и их выпадением на поверхность.
Исследование провела группа учёных под руководством старшего научного сотрудника Планетологического института Аманды Сикафуз. Специалисты изучили изменения атмосферы Плутона в период с 2017 по 2023 год и обнаружили, что после длительного периода стабильности давление начало заметно падать.
Плутон движется по сильно вытянутой орбите вокруг Солнца. Сейчас он постепенно удаляется от нашей звезды и направляется в более холодные и тёмные области внешней части Солнечной системы. В следующий раз он начнёт приближаться к Солнцу только примерно в 2114 году.
Это первый проход Плутона через удалённую часть его орбиты после открытия карликовой планеты в 1930 году, поэтому учёные впервые получают возможность наблюдать, как атмосфера реагирует на столь продолжительное изменение условий освещения и температуры.
Согласно результатам исследования, опубликованного в The Planetary Science Journal, атмосферное давление Плутона оставалось практически неизменным после пролёта космического аппарата New Horizons в 2015 году и примерно до середины 2021 года. Однако в период с середины 2021 года по июль 2023 года давление снизилось примерно на 16 %.
Для оценки состояния атмосферы исследователи использовали необычный метод — наблюдение за тем, как меняется свет далёких звёзд при прохождении за Плутоном. Поскольку рядом с карликовой планетой сейчас нет космических аппаратов, способных напрямую изучать её атмосферу, учёным приходится использовать так называемые звёздные покрытия.
Во время такого события Плутон проходит перед далёкой звездой, а его тень перемещается по поверхности Земли. Если наблюдать за изменением яркости звезды в этот момент, можно определить свойства атмосферы Плутона, поскольку газовая оболочка искривляет и рассеивает проходящий через неё свет.
Такие наблюдения требуют точного расчёта траектории тени. Область покрытия может проходить над океанами или необитаемыми территориями, поэтому исследователи заранее создают карты пути тени и координируют работу обсерваторий и любительских астрономов.
С 2017 года команда Аманды Сикафуз наблюдала 10 звёздных покрытий Плутона, однако только в четырёх случаях удалось получить наблюдения из нескольких точек на Земле. Это позволило сравнить результаты разных наблюдателей и изучить разные участки атмосферы.
Учёные измеряли, как постепенно уменьшается яркость звезды перед тем, как она полностью исчезает за диском Плутона. Постепенное падение яркости происходит из-за того, что атмосфера карликовой планеты искривляет свет, а частицы атмосферной дымки дополнительно его рассеивают.
Атмосфера Плутона в основном состоит из азота, а также содержит метан и угарный газ. Эти соединения могут участвовать в образовании сложных органических частиц, создающих характерную голубоватую дымку вокруг карликовой планеты.
По мере падения атмосферного давления эта дымка должна становиться менее плотной и постепенно опускаться ближе к поверхности. Однако точные процессы, управляющие атмосферой Плутона, пока остаются недостаточно изученными.
Учёные считают, что атмосфера Плутона тесно связана с состоянием его ледяной поверхности. Когда температура меняется, поверхностные льды могут испаряться или, наоборот, замерзать, регулируя количество газа, которое остаётся в атмосфере.
«Мы находимся в особенно интересный момент для изучения Плутона», — отметила Аманда Сикафуз. По её словам, полученные данные указывают на то, что атмосферное давление недавно начало снижаться, однако дополнительные наблюдения в ближайшие годы и десятилетия необходимы, чтобы подтвердить или опровергнуть эту тенденцию.
Если дальнейшие исследования подтвердят падение давления, это станет первым прямым свидетельством начала сезонного «коллапса» атмосферы Плутона — процесса, при котором значительная часть газов замерзает и оседает на поверхности из-за охлаждения при удалении от Солнца.
Наблюдения за атмосферой Плутона позволяют учёным лучше понять не только особенности самой карликовой планеты, но и процессы, происходящие на других холодных мирах внешней Солнечной системы, где атмосфера также может зависеть от циклов нагрева и охлаждения.
Исследование в журнале The Planetary Science Journal.