Gli scienziati del Southwest Research Institute hanno combinato i dati della missione New Horizons della NASA con nuovi esperimenti di laboratorio e modelli esosferici per rivelare la probabile composizione del cappuccio rosso sulla luna di Plutone Caronte e come potrebbe essersi formato. Nuove scoperte suggeriscono che drastici picchi stagionali nella sottile atmosfera di Caronte combinati con la luce che abbatte il gelo di metano condensante potrebbero essere la chiave per comprendere le origini delle zone polari rosse di Caronte. Credito:NASA/Johns Hopkins APL/SwRI
Gli scienziati del Southwest Research Institute hanno combinato i dati della missione New Horizons della NASA con nuovi esperimenti di laboratorio e modelli esosferici per rivelare la probabile composizione del cappuccio rosso sulla luna di Plutone Caronte e come potrebbe essersi formato. Questa prima descrizione in assoluto dell'atmosfera dinamica del metano di Caronte utilizzando nuovi dati sperimentali fornisce uno sguardo affascinante sulle origini della macchia rossa di questa luna, come descritto in due recenti articoli.
"Prima di New Horizons, le migliori immagini Hubble di Plutone rivelavano solo una macchia sfocata di luce riflessa", ha affermato Randy Gladstone di SwRI, membro del team scientifico di New Horizons. "Oltre a tutte le affascinanti caratteristiche scoperte sulla superficie di Plutone, il sorvolo ha rivelato una caratteristica insolita su Caronte, un sorprendente berretto rosso centrato sul suo polo nord."
Subito dopo l'incontro del 2015, gli scienziati di New Horizons hanno proposto che un materiale rossastro "simile a un toolino" al polo di Caronte potesse essere sintetizzato dalla luce ultravioletta che scompone le molecole di metano. Questi vengono catturati dopo essere fuggiti da Plutone e poi congelati nelle regioni polari della luna durante le loro lunghe notti invernali. Le toline sono residui organici appiccicosi formati da reazioni chimiche alimentate dalla luce, in questo caso il bagliore ultravioletto Lyman-alfa diffuso dalle molecole di idrogeno interplanetarie.
"I nostri risultati indicano che i drastici picchi stagionali nella sottile atmosfera di Caronte e la luce che abbatte il gelo di metano condensante sono fondamentali per comprendere le origini della zona polare rossa di Caronte", ha affermato il dott. Ujjwal Raut di SwRI, autore principale di un articolo intitolato "Caronte di Caronte". Refractory Factory" nella rivista Science Advances . "Questo è uno degli esempi più chiari e illustrativi di interazioni superficie-atmosfera finora osservati su un corpo planetario."
Il team ha replicato realisticamente le condizioni della superficie di Caronte presso il nuovo Center for Laboratory Astrophysics and Space Science Experiments (CLASSE) di SwRI per misurare la composizione e il colore degli idrocarburi prodotti nell'emisfero invernale di Caronte mentre il metano si congela sotto il bagliore Lyman-alfa. Il team ha inserito le misurazioni in un nuovo modello atmosferico di Caronte per mostrare che il metano si scompone in residuo sulla macchia polare nord di Caronte.
"I nuovi esperimenti di 'fotolisi dinamica' del nostro team hanno fornito nuovi limiti al contributo della Lyman-alfa interplanetaria alla sintesi del materiale rosso di Caronte", ha affermato Raut. "Il nostro esperimento ha condensato il metano in una camera ad altissimo vuoto sotto l'esposizione ai fotoni Lyman-alfa per replicare con alta fedeltà le condizioni ai poli di Caronte".
Gli scienziati di SwRI hanno anche sviluppato una nuova simulazione al computer per modellare la sottile atmosfera di metano di Caronte.
"Il modello indica pulsazioni stagionali 'esplosive' nell'atmosfera di Caronte a causa dei cambiamenti estremi delle condizioni durante il lungo viaggio di Plutone intorno al Sole", ha affermato il dottor Ben Teolis, autore principale di un documento correlato intitolato "Extreme Exospheric Dynamics at Charon:Implications for la macchia rossa" in Lettere di ricerca geofisica .
Il team ha inserito i risultati degli esperimenti ultrarealistici di SwRI nel modello atmosferico per stimare la distribuzione di idrocarburi complessi che emergono dalla decomposizione del metano sotto l'influenza della luce ultravioletta. Il modello ha zone polari che generano principalmente etano, un materiale incolore che non contribuisce a un colore rossastro.
"Pensiamo che le radiazioni ionizzanti del vento solare decompongano il gelo polare cucinato da Lyman-alfa per sintetizzare materiali sempre più complessi e più rossi responsabili dell'albedo unico su questa luna enigmatica", ha detto Raut. "L'etano è meno volatile del metano e rimane congelato sulla superficie di Caronte molto tempo dopo l'alba primaverile. L'esposizione al vento solare può convertire l'etano in depositi superficiali rossastri persistenti che contribuiscono alla calotta rossa di Caronte".
"Il team è pronto a studiare il ruolo del vento solare nella formazione del polo rosso", ha affermato il dottor Josh Kammer di SwRI, che si è assicurato il supporto continuo del programma di analisi dei dati della Nuova frontiera della NASA. + Esplora ulteriormente
