4.4K
Атмосфера Плутона еще более холодная, чем можно ожидать в 5 миллиардах километров от Солнца. Новые исследования показывают, что в этом виновата дымка, которая окутывает карликовую планету.
«Дымка несет ответственность за атмосферное охлаждение», – объясняет Кси Чжан, ученый из Калифорнийского университета в Санта-Крусе (США). Он и его коллеги раскрывают тему в журнале Nature от 16 ноября 2017 года.
Когда космический аппарат NASA «New Horizons» пролетел мимо Плутона в июле 2015 года, он обнаружил, что температура атмосферы была -203°C, то есть только на 70° выше абсолютного нуля и на 30° холоднее прогноза.
Выяснение того, как работает атмосфера Плутона, имеет решающее значение для понимания газовых оболочек крупных ледяных миров в Солнечной системе и за ее пределами.
Туманное одеяло
Атмосфера Плутона в основном состоит из азота с небольшим количеством соединений, таких как метан. В верхних слоях (от 500 до 1000 километров над поверхностью) солнечный свет вызывает химические реакции, которые превращают некоторые из этих газов в твердые частицы углеводородов.
Затем частицы дрейфуют вниз и примерно в 350 километрах от поверхности Плутона объединяются с другими, образуя длинные химические цепи. К тому времени, когда они достигают 200-километровой высоты, частицы превращаются в толстые слои дымки.
Команда Чжана сравнила эффекты нагрева и охлаждения молекул газа в атмосфере с частицами дымки Плутона. Более ранние исследования показали, что присутствие молекул газа, таких как цианистый водород, помогает объяснить, почему атмосфера Плутона настолько холодная. Однако ученые обнаружили, что в этом виноват и туман, поскольку это был единственный способ привести модель в соответствие температурам, измеренным «New Horizons».
Размер имеет значение
Молекулы обычно меньше нанометра в поперечнике, в то время как частицы дымки составляют несколько сотен нанометров. Это означает, что газ и туман ведут себя по-разному в том, как они поглощают и повторно излучают энергию Солнца. По словам Чжана, дымка, как правило, нагревается и охлаждается более эффективно, чем газ.
«Ученые раньше не думали о дымке, как о контролере температуры, потому что ее слои не блокируют свет. Я считаю это исследование очень убедительным», – говорит Танги Бертран, ученый из Лаборатории динамической метеорологии в Париже (Франция), изучавший атмосферу Плутона.
Конкурирующие идеи
Другие исследователи предложили разные идеи о том, почему атмосфера Плутона настолько холодная. Роджер Йелль, ученый из Университета Аризоны в Тусоне (США), сообщил об одном таком подходе на конференции в Латвии в сентябре. Модель его команды предполагает, что комбинация цианида водорода, ацетилена и этана способствует охлаждению. Известно, что все три газа присутствуют в атмосфере Плутона.
Команде Чжана и команде Йелля еще предстоит согласовать свои противоречивые выводы. Космический телескоп «James Webb» cможет проверить предложение Чжана. Если частицы дымки действительно являются основным фактором охлаждения атмосферы Плутона, они заставили бы карликовую планету выглядеть относительно яркой в средних инфракрасных длинах волн. Ученый надеется понаблюдать за Плутоном с новейшим телескопом, чтобы убедиться, что его команда права.