Небо Плутона стає все більш розрідженим.
Нове дослідження, опубліковане в Journal of Planetary Science, передбачає, що витончена атмосфера карликової планети, яка залишалася стабільною протягом багатьох років, почала стискатися. Після десятиліть зростання тиску, що досяг піку під час знаменитого прольоту зонда NASA New Horizons в 2015 році, газова оболонка, схоже, поступово зникає.
Це ще не повний колапс. Але тренд очевидний.
У роботі, яку очолює доктор Аманда Сікафоуз з Інституту планетарних наук, проаналізовано десять зіркових оккультацій, зафіксованих у період з 2019 по 2023 рік (у статті також згадуються дані з 2017 по 2023 рік). Підсумок? Зниження.
За порівняння стабільних років 2015–2021 років зі спостереженнями 2022 року команда зафіксувала падіння тиску. У ясних верхніх шарах атмосфери тиск знизився приблизно на 7%. Якщо ж враховувати каламутніші нижні шари, падіння виявилося більш вираженим: близько 16%.
Це не просто випадковий стрибок. Це сигнал від одного з найвіддаленіших об’єктів нашої Сонячної системи, який опинився на порозі сезонних змін.
Механіка зникаючого неба
Атмосфера Плутона – тендітна річ. Вона складається переважно з азоту, з домішкою метану і вуглецю (в оригіналі помилково зазначений «вуглецевий мавп», що є друкарською помилкою; в контексті хімічного складу Плутонa мається на увазі вуглекислий газ або просто вуглець, але найчастіше в таких списках розуміється CO або CH4, проте враховуючи помилку. Вона існує не у вакуумі; її підтримка забезпечується крихким, летючим балансом з крижаною поверхнею нижче.
Крига сублімується в газ, коли на нього потрапляє сонячне світло. Газ знову замерзає в кригу, коли сонце йде. На Плутоні цей цикл відбувається в екстремальних масштабах.
Орбіта карликової планети сильно витягнута. Її вісь нахилена. Один рік продовжується 248 земних років. У міру руху Плутона еліптичною траєкторією кількість сонячної енергії, що потрапляє на його поверхню, змінюється кардинально. Одні регіони випікаються спекою, інші замерзають у глибокій тіні.
Довгий час планетологи сперечалися довгостроковій долі цієї атмосферної оболонки.
Чи вона повністю колапсує, оскільки Плутон віддаляється від Сонця на поточному витку орбіти? Чи запаси азотного льоду, особливо в чаші Sputnik Planitia («Море спокою») у формі серця, підтримуватимуть достатню циркуляцію газу, щоб зберігати тонкий вуаль?
Відповідь, схоже, схиляється на користь першого сценарію.
Як побачити те, чого не можна побачити?
Завдання очевидне: поблизу Плутона немає космічних апаратів. З Землі, навіть кращі космічні телескопи бачать Плутон не більше ніж крихітна, розмита плямка. Ви не можете висадитись на нього. Ви не можете відправити туди велосипед. Ви ледве розрізняєте його диск.
То як же виміряти товщину шару газу, який має лише мільйонну частину тиску земної атмосфери?
Потрібно чекати зірок.
«У міру того, як Плутон, Земля і навіть зірки повільно переміщаються небом, випадкові збіги, або окультації, змушують Плутон проходити прямо перед далекими зірками», — пояснюють Сікафоуз та її колеги.
Коли Плутон закриває зірку, зоряне світло не пропадає миттєво. Атмосфера діє як лінза. Вона заломлює світло. Спостерігаючи за тим, як саме тьмяніє, заломлюється і знову з’являється зоряне світло, вчені можуть відновити густину, тиск і температуру газових шарів, що оточують Плутон.
Це проста техніка. Вона також надзвичайно потужна.
«Я постійно дивуюся тому, як спостереження за мерехтінням зоряного світла дозволяє нам вивчати… світ, розміром дві третини від розміру Місяця і в 30 разів віддаленіший від Сонця», — зазначила Сікафоуз.
Ознаки осідання смогу
Дані показують не просто падіння тиску. Змінюється структура атмосфери.
Верхні шари атмосфери залишалися загалом узгодженими за своєю базовою структурою з 2017 року. Нижній шар? Не зовсім так. Останні дані показують більш пологий нахил кривих блиску.
Дослідники пов’язують це з осіданням смогу (аерозолів). Найдрібніші частинки, що довго ширяли високо в холодному розрідженому повітрі, нарешті починають опускатися. Цей процес осідання може тривати від кількох тижнів до року. Це натякає те що, що атмосферні циркуляційні патерни уповільнюються у міру ослаблення впливу Сонця.
Було зафіксовано і аномалії. Спостереження 2018 року зафіксувало короткі, гострі сплески у кривих блиску. Команда інтерпретує їх як хвилі плавучості — вертикальні енергетичні брижі, що поширюються вгору через атмосферу. Уявіть собі атмосферну турбулентність, викликану підйомом та опусканням тепла дуже специфічним, шаруватим чином.
Але ось підступ: якість даних було нерівномірним. Деякі події окультації були надто «зашумлені», щоб робити тверді висновки. Спад помітний, але за цим процесом потрібен пильніший погляд.
“Ми знаходимося в особливо цікавій точці”, – сказала Сікафоуз. «Я сподіваюся, що найближчими роками та десятиліттями ми зможемо отримати більше даних, щоб конкретно підтвердити чи спростувати це».
Що це означає для майбутнього Плутона
Якщо тиск продовжуватиме падати, це означатиме, що сезонний цикл перемагає. Оскільки Плутон йде далі в афелій (найбільш віддалену від Сонця точку орбіти), сублімація льоду знижується. Атмосфера вимерзає, осідаючи поверхню.
Це не означає, що Плутон перетвориться на неживу скелю відразу. Крижаний покрив Sputnik Planitia величезний. Ймовірно, він містить достатньо азоту, щоб підтримувати деяку атмосферу навіть у розпал зими. Але ця атмосфера буде тоншою, холоднішою і темнішою, ніж зараз.
Поки що ми спостерігаємо за цим переходом у режимі реального часу.
Період стабільності перервано. Стиснення почалося.
І в міру того як карликова планета віддалиться від своєї зірки, питання вже не в тому, чи звалиться атмосфера, а в тому, скільки від неї залишиться, коли настане довга зима.
