Quando la navicella spaziale New Horizons è passata vicino a Plutone nel 2015, una delle tante caratteristiche affascinanti che le sue immagini rivelavano era che questo piccolo, il mondo gelido nel lontano sistema solare ha un'atmosfera nebbiosa. Ora, nuovi dati aiutano a spiegare come si forma la foschia di Plutone dalla debole luce del Sole a 3,7 miliardi di miglia di distanza mentre si muove attraverso un'orbita insolita.

Osservazioni a distanza di Plutone dal telescopio della NASA su un aereo, l'Osservatorio stratosferico per l'astronomia all'infrarosso, o SOFIA, mostrano che la sottile foschia che avvolge Plutone è costituita da particelle molto piccole che rimangono nell'atmosfera per periodi di tempo prolungati invece di cadere immediatamente in superficie. I dati di SOFIA chiariscono che queste particelle di foschia vengono attivamente reintegrate, una scoperta che sta rivedendo le previsioni sul destino dell'atmosfera di Plutone mentre si sposta in aree dello spazio ancora più fredde sulla sua orbita di 248 anni terrestri attorno al Sole. I risultati sono pubblicati sulla rivista scientifica Icarus.

"Plutone è un oggetto misterioso che ci sorprende costantemente, " ha detto Michael Persona, l'autore principale dell'articolo e direttore del Wallace Astrophysical Observatory del Massachusetts Institute of Technology. "Ci sono stati suggerimenti in precedenti osservazioni remote che potrebbe esserci foschia, ma non c'erano prove forti per confermare che esistesse davvero fino a quando i dati non sono arrivati ​​da SOFIA. Ora ci stiamo chiedendo se l'atmosfera di Plutone crollerà nei prossimi anni:potrebbe essere più resistente di quanto pensassimo".

SOFIA ha studiato Plutone appena due settimane prima del sorvolo di New Horizon nel luglio 2015. Il Boeing 747 modificato ha sorvolato l'Oceano Pacifico e ha puntato il suo telescopio di quasi 9 piedi su Plutone durante un'occultazione, un evento simile a un'eclissi in cui Plutone proiettava una debole ombra sulla superficie terrestre mentre passava davanti a una stella lontana.

SOFIA ha osservato gli strati intermedi dell'atmosfera di Plutone nelle lunghezze d'onda dell'infrarosso e della luce visibile, e subito dopo, la navicella spaziale New Horizons ha sondato i suoi strati superiore e inferiore utilizzando onde radio e luce ultravioletta. Queste osservazioni combinate, preso così vicino nel tempo, hanno fornito il quadro più completo finora dell'atmosfera di Plutone.

Blu, Atmosfera nebbiosa

Creato mentre il ghiaccio superficiale si vaporizza sotto la lontana luce del Sole, L'atmosfera di Plutone è prevalentemente gas azoto, insieme a piccole quantità di metano e monossido di carbonio. Le particelle di foschia si formano in alto nell'atmosfera, più di 20 miglia sopra la superficie, poiché il metano e altri gas reagiscono alla luce solare, prima di piovere lentamente sulla superficie ghiacciata.

New Horizons ha trovato prove di queste particelle quando ha inviato immagini che mostrano una foschia blu nell'atmosfera di Plutone. Ora, I dati di SOFIA completano ancora più dettagli scoprendo che le particelle sono estremamente piccole, solo 0,06-0,10 micron di spessore, o circa 1, 000 volte più piccolo della larghezza di un capello umano. A causa delle loro piccole dimensioni, diffondono la luce blu più di altri colori mentre si spostano verso la superficie, creando la tinta blu.

Con queste nuove intuizioni, gli scienziati stanno rivalutando le loro previsioni sul destino dell'atmosfera di Plutone. Molte previsioni indicavano che quando i pianeti nani si allontanavano dal Sole, meno ghiaccio superficiale verrebbe vaporizzato, creando meno gas atmosferici mentre le perdite nello spazio continuavano, portando infine al collasso atmosferico. Ma invece di crollare, l'atmosfera sembra cambiare secondo uno schema ciclico più breve.

Applicando ciò che hanno appreso da SOFIA per rianalizzare le osservazioni precedenti, compreso dal predecessore di SOFIA il Kuiper Airborne Observatory, mostra che la foschia si addensa e poi svanisce in un ciclo che dura solo pochi anni. Ciò indica che le minuscole particelle vengono create in tempi relativamente brevi. I ricercatori suggeriscono che l'orbita insolita di Plutone sta guidando i cambiamenti nella foschia e quindi potrebbe essere più importante nella regolazione della sua atmosfera rispetto alla sua distanza dal Sole.

Plutone circonda il Sole in un lungo, forma ovale, chiamata orbita ellittica, e in un angolo, detta orbita inclinata. Ruota anche su un fianco. Ciò fa sì che alcune aree del pianeta nano siano esposte a più luce solare in diversi punti dell'orbita. Quando le regioni ricche di ghiaccio sono esposte alla luce solare, l'atmosfera può espandersi e creare più particelle di foschia, ma poiché quelle aree ricevono meno luce solare, potrebbe ridursi e diventare più chiaro. Questo ciclo è continuato anche se la distanza di Plutone dal Sole è aumentata, anche se non è chiaro se questo schema continuerà.

"Ci sono ancora molte cose che non capiamo, ma ora siamo costretti a riconsiderare le previsioni precedenti, " disse Persona. "L'atmosfera di Plutone potrebbe collassare più lentamente di quanto precedentemente previsto, o forse per niente. Dobbiamo continuare a monitorarlo per scoprirlo".

Inseguendo l'ombra di Plutone

SOFIA era in una posizione unica per studiare Plutone da lontano sfruttando un raro momento in cui Plutone è passato davanti a una stella lontana, proiettando una debole ombra sulla superficie terrestre. momentaneamente retroilluminato dalla stella, L'atmosfera di Plutone potrebbe essere analizzata.

In viaggio a 53, 000 miglia all'ora, L'ombra di Plutone doveva apparire per due minuti sull'Oceano Pacifico vicino alla Nuova Zelanda. SOFIA ha tracciato la sua rotta per intercettare, ma due ore prima dell'occultazione una previsione aggiornata collocò l'ombra 200 miglia a nord.

"Catturare quell'ombra ha richiesto un po' di sforzo. SOFIA ha il vantaggio di essere mobile, ma il piano di volo rivisto doveva essere autorizzato dal controllo del traffico aereo, " ha detto William Reach, Direttore associato di SOFIA per le operazioni scientifiche. "Ci sono stati alcuni momenti di tensione, ma la squadra ha lavorato insieme, e abbiamo ottenuto l'autorizzazione. Abbiamo raggiunto l'ombra di Plutone esattamente al momento giusto e siamo stati molto felici di esserci riusciti!"

Osservazioni remote come queste consentono agli scienziati di monitorare i corpi planetari tra i sorvoli di veicoli spaziali, che spesso possono essere separati da molti anni. L'accordo tra i dati raccolti a distanza da SOFIA e dal sorvolo ravvicinato di New Horizons sostiene che le osservazioni di occultazione dalla Terra possono fornire dati di alta qualità tra le missioni dei veicoli spaziali.