Небо Плутона становится всё более разреженным.
Новое исследование, опубликованное в Journal of Planetary Science, предполагает, что истонченная атмосфера карликовой планеты, которая оставалась стабильной на протяжении многих лет, начала сжиматься. После десятилетий роста давления, достигшего пика во время знаменитого пролета зонда NASA New Horizons в 2015 году, газовая оболочка, похоже, постепенно исчезает.
Это еще не полный коллапс. Но тренд очевиден.
В работе, возглавляемой доктором Амандой Сикафоуз из Института планетарных наук, проанализированы десять звездных окультаций, зафиксированных в период с 2019 по 2023 год (в статье также упоминаются данные с 2017 по 2023 год). Итог? Снижение.
При сравнении стабильных лет 2015–2021 годов с наблюдениями 2022 года команда зафиксировала падение давления. В ясных верхних слоях атмосферы давление упало примерно на 7%. Если же учитывать более мутные нижние слои, падение оказалось более выраженным: около 16%.
Это не просто случайный скачок. Это сигнал от одного из самых удаленных объектов нашей Солнечной системы, оказавшегося на пороге сезонных изменений.
Механика исчезающего неба
Атмосфера Плутона — хрупкая вещь. Она состоит преимущественно из азота, с примесью метана и углерода (в оригинале ошибочно указан «углеродный обезьяний», что является опечаткой; в контексте химического состава Плутонa имеется в виду углекислый газ или просто углерод, но чаще всего в таких списках подразумевается CO или CH4, однако учитывая ошибку оригинала, здесь сохранен общий смысл: азот + следовые газы). Она существует не в вакууме; ее поддержание обеспечивается хрупким, летучим балансом с ледяной поверхностью ниже.
Лед сублимируется в газ, когда на него попадает солнечный свет. Газ снова замерзает в лед, когда солнце уходит. На Плутоне этот цикл проходит в экстремальных масштабах.
Орбита карликовой планеты сильно вытянута. Ее ось наклонена. Один «год» длится 248 земных лет. По мере движения Плутона по эллиптической траектории количество солнечной энергии, попадающей на его поверхность, меняется кардинально. Одни регионы выпекаются жарой, другие замерзают в глубокой тени.
Долгое время планетологи спорили о долгосрочной судьбе этой атмосферной оболочки.
Полностью ли она коллапсирует, поскольку Плутон удаляется от Солнца на текущем витке орбиты? Или запасы азотного льда, особенно в чаше Sputnik Planitia («Море спокойствия») в форме сердца, будут поддерживать достаточную циркуляцию газа, чтобы сохранять тонкую вуаль?
Ответ, похоже, склоняется в пользу первого сценария.
Как увидеть то, чего нельзя увидеть?
Задача очевидна: поблизости от Плутона нет космических аппаратов. С Земли, даже лучшие космические телескопы видят Плутон не более чем как крошечное, размытое пятнышко. Вы не можете высадиться на него. Вы не можете отправить туда ровер. Вы едва различаете его диск.
Так как же измерить толщину слоя газа, который имеет лишь миллионную часть давления земной атмосферы?
Нужно ждать звезд.
«По мере того как Плутон, Земля и даже звезды медленно перемещаются по небу, случайные совпадения, или окультации, заставляют Плутон проходить прямо перед далекими звездами», — объясняют Сикафоуз и ее коллеги.
Когда Плутон закрывает звезду, звездный свет не пропадает мгновенно. Атмосфера действует как линза. Она преломляет свет. Наблюдая за тем, как именно тускнеет, преломляется и снова появляется звездный свет, ученые могут восстановить плотность, давление и температуру газовых слоев, окружающих Плутон.
Это простая техника. Она также невероятно мощна.
«Я постоянно поражаюсь тому, как наблюдение за мерцанием звездного света позволяет нам изучать… мир, размером две трети от размера Луны и в 30 раз более удаленный от Солнца», — отметила Сикафоуз.
Признаки оседания смога
Данные показывают не просто падение давления. Меняется и структура атмосферы.
Верхние слои атмосферы оставались в целом согласованными по своей базовой структуре с 2017 года. Нижний слой? Не совсем так. Самые последние данные показывают более пологий наклон кривых блеска.
Исследователи связывают это с оседанием смога (аэрозолей). Мельчайшие частицы, долго парившие высоко в холодном разреженном воздухе, наконец начинают опускаться. Этот процесс оседания может занимать от нескольких недель до года. Это намекает на то, что атмосферные циркуляционные паттерны замедляются по мере ослабления влияния Солнца.
Были зафиксированы и аномалии. Наблюдение 2018 года зафиксировало краткие, острые всплески в кривых блеска. Команда интерпретирует их как волны плавучести — вертикальные энергетические ряби, распространяющиеся вверх через атмосферу. Представьте себе атмосферную турбулентность, вызванную подъемом и опусканием тепла очень специфическим, слоистым образом.
Но вот подвох: качество данных было неравномерным. Некоторые события окультации были слишком «зашумленными», чтобы делать твердые выводы. Спад заметен, но за этим процессом нужен более пристальный взгляд.
«Мы находимся в особенно интересной точке», — сказала Сикафоуз. «Я надеюсь, что в ближайшие годы и десятилетия мы сможем получить больше данных, чтобы конкретно подтвердить или опровергнуть это».
Что это означает для будущего Плутона
Если давление продолжит падать, это будет означать, что сезонный цикл побеждает. Поскольку Плутон уходит дальше в афелий (наиболее удаленную от Солнца точку орбиты), сублимация льда снижается. Атмосфера вымерзает, оседая на поверхность.
Это не означает, что Плутон превратится в безжизненную скалу в одночасье. Ледяной покров Sputnik Planitia огромен. Вероятно, он содержит достаточно азота, чтобы поддерживать некоторую атмосферу даже в разгар зимы. Но эта атмосфера будет тоньше, холоднее и темнее, чем сейчас.
Пока мы наблюдаем за этим переходом в режиме реального времени.
Период стабильности прерван. Сжатие началось.
И по мере того как карликовая планета отдалится от своей звезды, вопрос уже не в том, свалится ли атмосфера, а в том, сколько от нее останется, когда наступит долгая зима.
