Niebo Plutona staje się coraz bardziej rozrzedzone.
Nowe badanie opublikowane w Journal of Planetary Science sugeruje, że cienka atmosfera planety karłowatej, która pozostawała stabilna przez wiele lat, zaczęła się kurczyć. Po dziesięcioleciach rosnącego ciśnienia, które osiągnęło swój szczyt podczas słynnego przelotu sondy New Horizons w 2015 roku, wydaje się, że otoczka gazowa stopniowo zanika.
Nie jest to jeszcze całkowity upadek. Ale tendencja jest oczywista.
W ramach prac kierowanych przez dr Amandę Sikafose z Planetary Science Institute przeanalizowano dziesięć zakryć gwiazd zarejestrowanych w latach 2019–2023 (w artykule wspomniano również o danych za lata 2017–2023). Wynik? Spadek.
Porównując stabilne lata 2015–2021 z obserwacjami z 2022 r., zespół odnotował spadek ciśnienia. W czystych górnych warstwach atmosfery ciśnienie spadło o około 7%. Jeśli weźmiemy pod uwagę bardziej zmętnione dolne warstwy, spadek był bardziej wyraźny: około 16%.
To nie jest tylko przypadkowy skok. To sygnał z jednego z najbardziej odległych obiektów naszego Układu Słonecznego, który znajduje się na skraju zmian sezonowych.
Znikająca mechanika nieba
Atmosfera Plutona jest delikatną rzeczą. Składa się głównie z azotu, z domieszką metanu i węgla (w oryginale błędnie podano „małpi węgiel”, co jest literówką; w kontekście składu chemicznego Plutona oznacza to dwutlenek węgla lub po prostu węgiel, ale najczęściej takie zestawienia oznaczają CO lub CH4, ale biorąc pod uwagę pierwotny błąd, ogólne znaczenie zostaje tutaj zachowane: azot + gazy śladowe). Nie istnieje w próżni; jego utrzymanie zapewnia krucha, niestabilna równowaga z lodową powierzchnią poniżej.
Lód sublimuje do gazu, gdy pada na niego światło słoneczne. Kiedy słońce zajdzie, gaz zamarza z powrotem w lód. Na Plutonie cykl ten zachodzi na ekstremalną skalę.
Orbita planety karłowatej jest bardzo wydłużona. Jego oś jest pochylona. Jeden „rok” trwa 248 lat ziemskich. Gdy Pluton porusza się po eliptycznej ścieżce, ilość energii słonecznej docierającej do jego powierzchni zmienia się dramatycznie. Niektóre regiony są pieczone przez upał, inne zaś zamarzają w głębokim cieniu.
Przez długi czas planetolodzy debatowali nad długoterminowym losem tej powłoki atmosferycznej.
Czy zapadnie się całkowicie, gdy Pluton będzie oddalać się od Słońca na swojej obecnej orbicie? A może dopływ lodu azotowego, szczególnie w misie Sputnik Planitia (Morze Spokoju) w kształcie serca, zapewni wystarczającą cyrkulację gazu, aby utrzymać cienką zasłonę?
Odpowiedź wydaje się faworyzować pierwszy scenariusz.
Jak zobaczyć to, czego nie widać?
Wyzwanie jest oczywiste: w pobliżu Plutona nie ma żadnego statku kosmicznego. Z Ziemi nawet najlepsze teleskopy kosmiczne postrzegają Plutona jako niewiele więcej niż małą, rozmytą plamkę. Nie można na nim wylądować. Nie można tam wysłać łazika. Ledwo widać jego płytę.
Jak więc zmierzyć grubość warstwy gazu, która ma tylko jedną milionową ciśnienia atmosfery ziemskiej?
Musimy poczekać na gwiazdy.
„W miarę jak Pluton, Ziemia, a nawet gwiazdy powoli poruszają się po niebie, przypadkowe zbiegi okoliczności lub zakrycia powodują, że Pluton przechodzi bezpośrednio przed odległymi gwiazdami” – wyjaśniają Sicafoose i jej współpracownicy.
Kiedy Pluton przesłania gwiazdę, jej światło nie znika natychmiast. Atmosfera działa jak soczewka. Ona załamuje światło. Obserwując dokładnie, jak światło gwiazd przygasa, załamuje się i pojawia się ponownie, naukowcy mogą zrekonstruować gęstość, ciśnienie i temperaturę warstw gazu otaczających Plutona.
Jest to prosta technika. Jest także niesamowicie potężna.
„Nieustannie jestem zdumiony, jak obserwacja migotania światła gwiazd pozwala nam badać… świat o wielkości dwóch trzecich Księżyca i 30 razy bardziej oddalony od Słońca” – powiedział Sicafoose.
Oznaki opadającego smogu
Dane pokazują coś więcej niż tylko spadek ciśnienia. Zmienia się także struktura atmosfery.
Od 2017 r. podstawowa struktura górnej atmosfery zasadniczo nie uległa zmianie. Dolna warstwa? Nie bardzo. Najnowsze dane wskazują na bardziej płaskie nachylenie krzywych blasku.
Naukowcy przypisują to osadzaniu się smogu (aerozoli). Najmniejsze cząsteczki, które przez długi czas unosiły się wysoko w zimnym, rozrzedzonym powietrzu, w końcu zaczynają opadać. Proces osadzania może trwać od kilku tygodni do roku. Wskazuje to, że wzorce cyrkulacji atmosferycznej spowalniają wraz ze słabnięciem wpływu Słońca.
Odnotowano także anomalie. Obserwacja z 2018 roku zarejestrowała krótkie, ostre rozbłyski na krzywych blasku. Zespół interpretuje je jako fale wyporu – pionowe zmarszczki energetyczne rozchodzące się w górę przez atmosferę. Wyobraźcie sobie turbulencje atmosferyczne spowodowane wzrostem i spadkiem ciepła w bardzo specyficzny, warstwowy sposób.
Ale tutaj jest haczyk: jakość danych była nierówna. Niektóre zdarzenia okultystyczne były zbyt głośne, aby można było wyciągnąć jednoznaczne wnioski. Spadek jest zauważalny, jednak procesowi temu należy przyjrzeć się bliżej.
„Jesteśmy w szczególnie interesującym momencie” – powiedział Sicafoose. „Mam nadzieję, że w nadchodzących latach i dziesięcioleciach uda nam się zdobyć więcej danych, aby konkretnie to potwierdzić lub obalić”.
Co to oznacza dla przyszłości Plutona?
Jeśli presja będzie nadal spadać, będzie to oznaczać wygraną cyklu sezonowego. W miarę jak Pluton przemieszcza się dalej w aphelium (najdalszy punkt jego orbity od Słońca), sublimacja lodu maleje. Atmosfera zamarza, osiadając na powierzchni.
Nie oznacza to, że Pluton z dnia na dzień zamieni się w martwą skałę. Pokrywa lodowa Sputnik Planitia jest ogromna. Prawdopodobnie zawiera wystarczającą ilość azotu, aby utrzymać pewną atmosferę nawet w środku zimy. Ale ta atmosfera będzie rzadsza, zimniejsza i ciemniejsza niż obecnie.
Na razie obserwujemy to przejście w czasie rzeczywistym.
Okres stabilizacji został przerwany. Rozpoczęła się kompresja.
A gdy planeta karłowata oddala się od swojej gwiazdy, pytanie nie brzmi już, czy atmosfera opadnie, ale ile z niej pozostanie, gdy nadejdzie długa zima.
