Kada je svemirska letjelica New Horizons proletjela pored Plutona i Harona 2015. godine, otkrila je dva nevjerovatno složena svijeta i aktivnu atmosferu na Plutonu. Ti snimci potpuno su redefinisali naše razumijevanje ovog sistema.
Sada, nova posmatranja napravljena pomoću Svemirskog teleskopa James Webb (JWST) tokom 2022. i 2023. godine pokazuju da je Plutonova atmosfera potpuno drugačija od bilo koje druge u Sunčevom sistemu, piše Science Alert.
Naime, sadrži čestice izmaglice (haze) koje se podižu i spuštaju kako se zagrijavaju i hlade.
Plutonova atmosfera je složen miks azota, metana i ugljenmonoksida. Na osnovu podataka sa JWST-a, upravo čestice izmaglice kontrolišu energetski balans atmosfere tako što apsorbuju i emituju toplotu. To je krajnje neobično i nije zabilježeno ni na jednoj drugoj planeti Sunčevog sistema.
Ova posmatranja inspirisana su idejom koju je astronom Xi Zhang (Univerzitet Kalifornije u Santa Kruzu) predložio još 2017. godine.
"Bila je to luda ideja," rekao je Zhang.
Ipak, on i njegovi saradnici predvidjeli su da, ako izmaglica zaista hladi Plutonovu atmosferu, ona bi trebala emitovati snažno zračenje u srednjem infracrvenom spektru. U tom slučaju, teleskop osjetljiv na infracrveno trebao bi to moći "vidjeti".
Vođen tom hipotezom, tim astronoma na čelu sa Tanguyjem Bertrandom iz Opservatorije u Parizu, upotrijebio je JWST da prouči kako izmaglica upravlja toplotnim balansom atmosfere Plutona.
"Bili smo stvarno ponosni jer je potvrđeno ono što smo predvidjeli," rekao je Zhang.
"U planetarnoj nauci nije često da vam hipoteza bude potvrđena tako brzo – u roku od samo nekoliko godina. Osjećamo se sretno i jako uzbuđeno."
Pluton, Haron i njihove atmosfere
Pluton ima hemijski bogatu atmosferu sastavljenu od azota, metana i ugljenmonoksida. Nasuprot tome, Haron gotovo da nema atmosferu, iako se pretpostavlja da povremeno dolazi do sezonskog oslobađanja gasova.
Izmaglica koja se vidi na Plutonu u snimcima sa New Horizons misije zapravo je aktivni hemijski proces između azota i metana – slično onome što se dešava na Titanu, Saturnovom mjesecu.
Da bi se zaista razumio ovaj proces, bilo je potrebno dugoročnije posmatranje od onoga što je New Horizons mogao pružiti.
JWST je 2022. godine koristio MIRI instrument da prouči Plutonovu atmosferu i izmaglicu, fokusirajući se na talasne dužine od 18, 21 i 25 mikrona, kako na Plutonu tako i na Haronu.
Godinu kasnije, 2023., MIRI se fokusirao isključivo na Pluton i prikupio podatke u srednjem infracrvenom spektru (4,9 – 27 mikrona). To je naučnicima omogućilo potpuniji uvid u promjene i dinamiku Plutonove atmosfere.
Rezultati su otkrili varijacije u toplotnom zračenju površine – tj. promjene temperature – i na Plutonu i na Haronu tokom njihove rotacije.
Upoređujući te podatke sa toplotnim modelima, istraživači su mogli precizno odrediti termalnu inerciju, emisivnost i temperaturu različitih regija na oba nebeska tijela. Upravo ti faktori određuju kako se led raspoređuje na Plutonu i kako se materijal čak prenosi sa Plutona na Haron.
Kontrola temperature pomoću izmaglice
Nova posmatranja pokazala su da je Plutonova atmosfera jedinstvena u Sunčevom sistemu. Energetski balans – ravnoteža između Sunčevog zračenja i gubitka toplote u svemir – nije kontrolisan gasovima, već česticama izmaglice.
Zhang ističe da to Pluton čini još zanimljivijim za proučavanje – i daje uvid u rane faze Zemljine atmosfere, koja je takođe bila bogata azotom i ugljikovodonicima.
"Proučavanjem Plutonove izmaglice i hemije možda ćemo bolje razumjeti uslove koji su Zemlju učinili pogodnom za život," rekao je Zhang.
JWST istraživanja predstavljaju tek prvi korak ka shvatanju složene dinamike Plutonove atmosfere i njenog utjecaja na Haron.
"Pluton se nalazi na jedinstvenom mjestu u spektru ponašanja planetarnih atmosfera," kaže Zhang.
"Ovo nam otvara vrata za razumijevanje ponašanja izmaglice u ekstremnim uslovima."
"I nije riječ samo o Plutonu – znamo da i Triton (mjesec Neptuna) i Titan (mjesec Saturna) imaju slične atmosfere bogate azotom i izmaglicom. Morat ćemo i njih posmatrati u novom svjetlu."