Όταν το διαστημόπλοιο New Horizons πέρασε δίπλα από τον Πλούτωνα και τον Χάροντα το 2015, αποκάλυψε δύο εκπληκτικά πολύπλοκούς κόσμους και μία ενεργή ατμόσφαιρα στον Πλούτωνα. Οι νέες λήψης που τραβήχτηκαν, επαναπροσδιορίζουν την κατανόησή μας για το σύστημα των ουράνιων σωμάτων.
Τώρα όμως έχουμε και το James Webb που έστρεψε τον φακό του προς τον Πλούτωνα το 2022 και το 2023 και μας έστειλε δεδομένα για την ατμόσφαιρά του. Αυτά τα δεδομένα μας δείχνουν πως έχουμε μια ατμόσφαιρα πολύ διαφορετική από οτιδήποτε άλλο στο Ηλιακό μας Σύστημα.
Αρχικά, περιέχει σωματίδια που δημιουργούν μια ομίχλη που ανεβαίνει και κατεβαίνει, καθώς αυτά θερμαίνονται και ψύχονται. Η ατμόσφαιρα του Πλούτωνα αποτελείται από μια περίεργη ομίχλη από άζωτο, μεθάνιο και μονοξείδιο του άνθρακα. Σύμφωνα όμως με τις παρατηρήσεις του James Webb, τα σωματίδια ομίχλης φαίνεται να ελέγχουν το ενεργειακό ισοζύγιο της ατμόσφαιρας, καθώς θερμαίνονται και ψύχονται. Αυτό είναι ιδιαίτερα ξεχωριστό και δεν έχει παρατηρηθεί ποτέ σε άλλους πλανήτες του ηλιακού μας συστήματος!
Οι παρατηρήσεις εμπνεύστηκαν από μια ιδέα που πρότεινε ο αστρονόμος Xi Zhang (Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια – Σάντα Κρουζ) το 2017.
«Ήταν μια τρελή ιδέα», είπε ο Zhang .
Ο ίδιος και ο συν-συγγραφέας της μελέτης ένιωθαν πολύ σίγουρη για την ιδέα τους, ώστε να προβλέψουν πως εάν η ομίχλη ψύχει τον Πλούτωνα, θα πρέπει να εκπέμπει ισχυρή ακτινοβολία το υπέρυθρο φάσμα. Είχαν πει τότε, πως ένα τηλεσκόπιο ευαίσθητο στο υπέρυθρο, θα έπρεπε να είναι σε θέση να δει το φαινόμενο εν δράση.
Όταν διάβασαν αυτή την μελέτη του Zhang, μια ομάδα αστρονόμων με επικεφαλής τον Tanguy Bertrand του Αστεροσκοπείου του Παρισιού, χρησιμοποίησε τον χρόνο που είχαν στο James Webb Space Telescope, για να μελετήσουν τις επιπτώσεις της ομίχλης στην ατμοσφαιρική ισορροπία του Πλούτωνα.
«Ήμασταν πραγματικά περήφανοι, επειδή επιβεβαίωσε την πρόβλεψή μας», είπε ο Zhang. «Στην πλανητική επιστήμη, δεν είναι συνηθισμένο να επιβεβαιώνεται μια υπόθεση τόσο γρήγορα, μέσα σε λίγα μόνο χρόνια. Έτσι, αισθανόμαστε αρκετά τυχεροί και πολύ ενθουσιασμένοι».
Η ατμόσφαιρα στον Πλούτωνα είναι ένα χημικά πλούσιο μείγμα αζώτου, μεθανίου και μονοξειδίου του άνθρακα. Αντίθετα, ο Χάροντας δεν έχει αισθητή ατμόσφαιρα, αν και μπορεί να παρουσιάσει εποχιακή έκλυση αερίων.
Η ομίχλη που βλέπουμε στον Πλούτωνα στις εικόνες και τα δεδομένα της πτήσης του New Horizons είναι ένα ενεργό πείραμα φωτοχημείας αζώτου και μεθανίου. Αν το δούμε υπό αυτή την άποψη, τότε θα είναι παρόμοια με τις ομίχλες που βλέπουμε στον Τιτάνα, το φεγγάρι του Κρόνου.
Η κατανόηση του τρόπου λειτουργίας του “πειράματος”, απαιτούσε πιο μακροπρόθεσμες παρατηρήσεις από όσες μπορούσε να προσφέρει το New Horizons. Έτσι, το επιστημονικό όπλο, James Webb Space Telescope, γύρισε προς τον Πλούτωνα και τον Χάροντα το 2022 και εστίασε πάνω τους το όργανο MIRI στις ομίχλες και την ατμόσφαιρα του Πλούτωνα. Παράλληλα, έκανε μετρήσεις 8, 21 και 25 microns και στους δύο κόσμους.
Όμως οι επιστήμονες θέλησαν να κατανοήσουν πραγματικά την ατμοσφαιρική δραστηριότητα του Πλούτωνα και έτσι πήραν χρόνο στο James Webb και το 2023, είδαν μόνο την ατμόσφαιρα του πλανήτη μέσω του MIRI. Αυτό παρείχε ατμοσφαιρικά δεδομένα και δεδομένα ομίχλης στην περιοχή του μέσου υπέρυθρου (4,9 – 27 microns). Αυτό επέτρεψε στους επιστήμονες να σχηματίσουν μια πιο ολοκληρωμένη εικόνα των ατμοσφαιρικών αλλαγών και της δραστηριότητας στον Πλούτωνα, με απίστευτη ακρίβεια.
Τα αναλυτικά δεδομένα αποκάλυψαν διακυμάνσεις στην επιφανειακή θερμική ακτινοβολία, τόσο στον Πλούτωνα όσο και στον χάροντα, κατά τη διάρκεια των περιστροφών τους. Στη συνέχεια συνέκριναν αυτά τα δεδομένα, με θερμικά μοντέλα των δύο κόσμων, ώστε να θέσουν αυστηρά όρια και να κατανοήσουν καλύτερα τις ιδιότητες των πλανητών, όπως η θερμική αδράνεια και η εκπομπή ενέργειας από διάφορες περιοχές.
Σύμφωνα με τις αναλύσεις, βλέπουμε πως οι πτητικοί παγετώνες στον Πλούτωνα, μετακινούνται εποχικά και μεταφέρουν υλικό μέχρι και στον Χάροντα, κάτι που δε συμβαίνει πουθενά αλλού στο ηλιακό μας σύστημα. Είναι σχεδόν σαν να «μαζεύονται» διάφορες αποθέσεις πάγου και να αναδιανέμονται αλλού.
Όλα αυτά δείχνουν πως η ατμόσφαιρα του Πλούτωνα είναι μοναδική στο Ηλιακό μας σύστημα. Η ισορροπία της ακτινοβολικής ενέργειας – δηλαδή η ισορροπία μεταξύ του εισερχόμενου ηλιακού φωτός και της απώλειας θερμότητας στο διάστημα – ελέγχεται κυρίως από σωματίδια ομίχλης αντί για μόρια αερίου, όπως συμβαίνει σε άλλους κόσμους.
Σύμφωνα με τον Zhang, αυτό που κάνει πιο ενδιαφέρον τον Πλούτωνα και την ατμόσφαιρά του, είναι πως μας δίνει κάποια στοιχεία για την πρώιμη ατμόσφαιρα της Γης, η οποία ήταν ένα μείγμα υδρογονανθράκων και άζωτο.
«Μελετώντας την ομίχλη και τη χημεία του Πλούτωνα, ίσως αποκτήσουμε νέες γνώσεις σχετικά με τις συνθήκες που έκαναν την πρώιμη Γη κατοικήσιμη», είπε.
Το James Webb είναι ένα διαμάντι μηχανικής και ένα υπερόπλο στα χέρια της επιστήμης. Σύντομα θα έπρεπε να έχει παρέα του το τηλεσκόπιο Roman, που σχεδιάστηκε για να κάνει το James Webb ακόμα πιο ισχυρό, όμως οι περικοπές στον προϋπολογισμό της NASA προβλέπουν ακύρωση του προγράμματος. Το τραγικό με αυτή την κατάσταση είναι πως το Roman είναι έτοιμο για εκτόξευση.
Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο Nature Astronomy.
Ακολουθήστε το Techmaniacs.gr στο Google News για να διαβάζετε πρώτοι όλα τα τεχνολογικά νέα. Ένας ακόμα τρόπος να μαθαίνετε τα πάντα πρώτοι είναι να προσθέσετε το Techmaniacs.gr στον RSS feeder σας χρησιμοποιώντας τον σύνδεσμο: https://techmaniacs.gr/feed/.
