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.