Углеродная дымка Плутона охлаждает планету сильнее, чем ожидалось

Ноя 15, 2017 Леонид Гляделов

Газовый состав атмосферы планеты обычно определяет, сколько тепла попадает в атмосферу. Однако для карликовой планеты Плутон, предсказанная температура, основанная на составе ее атмосферы, была намного выше, чем фактические измерения, сделанные космическим аппаратом NASA New Horizons в 2015 году.

В новом исследовании, опубликованном 16 ноября в Nature , предлагается новый механизм охлаждения, контролируемый частицами дымки, для учета холодной атмосферы Плутона.

«С тех пор, как мы впервые получили данные о температуре от New Horizons, это было загадкой», - сказал первый автор Xi Zhang, доцент «Земля и планетарные науки» в UC Santa Cruz. «Плутон - это первое планетарное тело, о котором мы знаем, где в составе атмосферной энергии преобладают твёрдые частицы, а не газы» .

Механизм охлаждения включает поглощение тепла частицами дымки, которые затем излучают инфракрасное излучение в космос, охлаждая атмосферу. В результате получается атмосферная температура около 70 Кельвинов ( минус 203 градуса Цельсия или минус 333 градуса по Фаренгейту) вместо прогнозируемых 100 кельвинов ( минус 173 градуса Цельсия или минус 280 градусов по Фаренгейту).

По словам Чжана, избыточное инфракрасное излучение частицами дымки в атмосфере Плутона должно быть обнаружено Космическим телескопом Джеймса Вебба, что позволяет подтвердить гипотезу его команды после запланированного запуска телескопа в 2019 году.

Обширные слои атмосферной дымки можно увидеть на изображениях Плутона, снятых New Horizons . Мутность возникает из-за химических реакций в верхней атмосфере, где ультрафиолетовое излучение Солнца ионизирует азот и метан, которые реагируют на образование крошечных частиц углеводородов диаметром десятков нанометров. По мере того, как эти крошечные частицы погружаются в атмосферу, они склеиваются друг с другом, образуя агрегаты, которые растут по мере их спуска, в конечном итоге оседают на поверхность.

«Мы считаем, что эти углеводородные частицы связаны с красноватым и коричневым материалом, видимым на изображениях поверхности Плутона», - сказал Чжан.Исследователи заинтересованы в изучении влияния частиц тумана на атмосферный энергетический баланс других планетных тел, таких как луна Троитон Нептуна и Луна Титан Сатурна. Их результаты могут также иметь отношение к исследованиям экзопланет с туманными атмосферами.

Соавторами Чжана являются Даррелл Стробель , ученый из Университета Джона Хопкинса и соисследователь по миссии New Horizons, и Хироши Иманака , ученый из Исследовательского центра NASA Эймс в Маунтин-Вью, который изучает химию частиц тумана в планетарных атмосферах.