Атмосфера Плутона, схоже, починає «виморожуватися», коли карликова планета дедалі більше віддаляється від Сонця. На це вказують спостереження групи планетологів, які відстежують, як Плутон проходить на тлі далеких зір. Про це повідомляє Space Astronomy.
Плутон і без того надзвичайно холодний: температура його поверхні становить близько –382 °F (–230 °C), а верхніх шарів атмосфери — приблизно –333 °F (–203 °C). У міру віддалення від Сонця планета ще більше охолоджується, і насичена азотом атмосфера, як очікується, має частково колапсувати й випадати у вигляді інею на поверхню.
Команда під керівництвом Аманди Сікофус (Amanda Sickafoose) з Інституту планетології в Аризоні вважає, що бачить початок цього процесу. За їхніми даними, тиск атмосфери Плутона останнім часом почав знижуватися.
Довга й ексцентрична орбіта Плутона
Орбіта Плутона сильно витягнута й нахилена до площини екліптики. Вона настільки ексцентрична, що протягом приблизно 20 років навколо перигелію 1989 року Плутон був навіть ближчим до Сонця, ніж Нептун.
З 1989 року карликова планета рухається назовні по своїй 248-річній орбіті. Від моменту відкриття Плутона у 1930 році людство ще не спостерігало й половини його оберту навколо Сонця. Найдальшу точку орбіти — афелій — він досягне у 2114 році, перебуваючи на відстані близько 49 астрономічних одиниць, або приблизно 7,3 млрд км.
Що показали вимірювання New Horizons
Під час прольоту місії NASA New Horizons повз Плутон у липні 2015 року було визначено атмосферний тиск близько 10 мікробар. Це надзвичайно мале значення — у мільйони разів нижче, ніж тиск на поверхні Землі.
Тонка атмосфера Плутона складається переважно з азоту, у ній також виявлено серпанки з органічних молекул, зокрема метану та чадного газу. Зараз, коли зонд полетів далі в пояс Койпера, астрономи вимушені стежити за станом цієї атмосфери опосередковано, використовуючи спостереження із Землі.
Як зоряні покриття допомагають «бачити» атмосферу
Земним спостерігачам іноді вдається побачити, як Плутон проходить перед далекою зіркою. Це явище називають зоряним покриттям. Якщо небесне тіло не має атмосфери, світло зірки зникає практично миттєво. Якщо ж атмосфера є, зоря повільніше тьмяніє й знову з’являється, оскільки газова оболонка розсіює та заломлює світло.
Між 2017 і 2023 роками команда Сікофус досліджувала атмосферу Плутона під час десяти таких покриттів далекими зорями блиску від 12 до 18 зоряної величини — тобто набагато слабшими, ніж межа видимості неозброєним оком.
Спостерігати подібні явища непросто. Покриття видно лише вздовж вузьких «смуг» на поверхні Землі — це по суті тінь Плутона, що проходить по планеті. Ширина такої смуги становить усього кілька кілометрів, тому науковцям доводиться розміщувати телескопи вздовж усього треку й навіть шукати спостерігача трохи поза ним, щоб підтвердити край тіні.
У чотирьох із десяти випадків покриття вдалося спостерігати з кількох обсерваторій одночасно. Це дозволило різним командам перевірити й підтвердити результати одна одної. Дослідники надають перевагу прогнозованим подіям, тіньові доріжки яких проходять над великими обсерваторіями з перевіреним обладнанням, а потім посилюють ці дані, залучаючи локальних спостерігачів уздовж маршруту тіні.
Атмосферний тиск починає падати
Попередні роботи припускали, що атмосфера Плутона почала замерзати ще у 2018 році. Однак аналіз нових спостережень показав інше: від 2015 року до середини 2021-го атмосферний тиск залишався приблизно сталим.
Ситуація змінилася між серединою 2021 року та останнім зафіксованим покриттям у 2023-му. За цей час тиск у атмосфері Плутона зменшився приблизно на 16%. Це зниження команда вивела з аналізу світлових кривих — графіків зміни яскравості зірки під час покриття.
Світлові криві показали, що структура верхніх шарів атмосфери практично не змінилася, тоді як нижня частина зазнала помітних змін. Дослідники інтерпретують це як осідання частинок серпанку до нижчих широт, що й очікується при зниженні атмосферного тиску.
Сікофус сподівається, що в наступні роки та десятиліття вдасться зібрати більше таких спостережень, аби точно підтвердити або спростувати виявлений тренд.
Що чекає атмосферу Плутона далі
За поточними оцінками, до моменту досягнення афелію атмосфера Плутона, ймовірно, не зникне повністю з поверхні, хоча значна її частина може замерзнути у вигляді азотного інею.
Коли карликова планета знову почне наближатися до Сонця, навіть слабке сонячне нагрівання з часом посилиться. Азотний лід на поверхні має потроху сублімувати — переходити з твердого стану одразу в газ — і поступово відновлювати та потовщувати атмосферу.
Результати роботи команди Сікофус опубліковано 31 липня в журналі Planetary Science Journal.