Плутон уже давно перестал быть просто далёкой ледяной точкой на окраине Солнечной системы. После исторического пролёта космического аппарата New Horizons в 2015 году стало ясно, что этот карликовый мир значительно сложнее, чем предполагали астрономы. У Плутона обнаружились горы из водяного льда, ледяные равнины, сложная геология и даже удивительно тонкая атмосфера с многослойной дымкой.
Теперь новое исследование показало, что атмосфера Плутона продолжает быстро изменяться. По мере удаления карликовой планеты от Солнца её газовая оболочка постепенно разрушается и может практически исчезнуть в течение следующих десятилетий. Эти процессы позволяют учёным лучше понять не только сам Плутон, но и поведение атмосфер на других ледяных мирах внешней части Солнечной системы.
Плутон обладает настоящей атмосферой
Хотя атмосфера Плутона чрезвычайно разрежена по сравнению с земной, она представляет собой полноценную газовую оболочку.
Её основными компонентами являются:
- азот;
- небольшие количества метана;
- следы угарного газа.
Несмотря на очень низкую плотность, атмосфера играет важную роль в климате карликовой планеты и участвует в постоянном обмене веществом между поверхностью и окружающим пространством.
Почему атмосфера Плутона необычна
На Земле атмосфера существует постоянно благодаря достаточно сильной гравитации и сравнительно высокой температуре.
На Плутоне ситуация совершенно иная.
Средняя температура поверхности настолько низкая, что основной компонент атмосферы — азот — способен переходить из газообразного состояния непосредственно в лёд и обратно.
Именно поэтому атмосфера Плутона тесно связана с сезонными изменениями температуры поверхности.
Орбита Плутона очень сильно вытянута
Одной из причин происходящих изменений является необычная орбита карликовой планеты.
Плутон обращается вокруг Солнца примерно за 248 земных лет.
При этом расстояние до нашей звезды существенно меняется.
Когда Плутон находится ближе к Солнцу, поверхность получает больше тепла.
Ледяной азот начинает испаряться, формируя более плотную атмосферу.
По мере удаления температура снижается, и газ постепенно снова оседает на поверхность в виде льда.
Учёные наблюдают атмосферу уже несколько десятилетий
После открытия атмосферы астрономы регулярно наблюдают Плутон с помощью наземных телескопов.
Особенно ценными являются случаи, когда карликовая планета проходит перед далёкой звездой.
Во время таких событий свет звезды проходит через атмосферу Плутона.
По изменению яркости исследователи могут определить:
- плотность атмосферы;
- её структуру;
- распределение газа;
- изменения со временем.
Именно такие наблюдения позволили проследить эволюцию атмосферы на протяжении многих лет.
Почему атмосфера начинает исчезать
Новые данные показывают, что Плутон уже достаточно далеко удалился от Солнца.
Получаемого тепла становится всё меньше.
В результате всё больше азота замерзает на поверхности.
Газовая оболочка постепенно истончается.
Учёные считают, что этот процесс будет продолжаться ещё многие годы.
Дымка остаётся одной из главных загадок
Во время пролёта аппарата New Horizons исследователи были удивлены тем, насколько сложной оказалась атмосфера Плутона.
В ней обнаружились многочисленные слои голубоватой дымки, поднимающейся на значительную высоту.
Эти частицы образуются благодаря химическим реакциям, происходящим под действием солнечного излучения.
Даже несмотря на огромное расстояние до Солнца, ультрафиолетовых лучей оказывается достаточно для запуска этих процессов.
Что произойдёт дальше
Если современные модели верны, атмосфера Плутона продолжит уменьшаться.
По мере охлаждения поверхности всё больше газа будет переходить обратно в твёрдое состояние.
Это не означает полного исчезновения атмосферы навсегда.
Орбита Плутона циклична.
Когда через многие десятилетия карликовая планета снова начнёт приближаться к Солнцу, лёд постепенно станет испаряться, и атмосфера восстановится.
Таким образом, Плутон переживает своеобразные сверхдолгие климатические сезоны.
Почему этот процесс интересен учёным
Плутон представляет собой уникальную природную лабораторию.
На Земле невозможно наблюдать настолько медленный обмен между поверхностью и атмосферой.
Исследование Плутона помогает понять:
- как ведут себя крайне разреженные атмосферы;
- каким образом происходит испарение замёрзших газов;
- как меняется климат ледяных миров;
- какие процессы могут происходить на других объектах пояса Койпера.
Это важно не только для Плутона
Во внешней части Солнечной системы находятся тысячи подобных объектов.
Многие из них содержат:
- азот;
- метан;
- водяной лёд;
- другие летучие вещества.
Полученные знания помогают лучше понимать эволюцию целого семейства ледяных миров.
Кроме того, подобные процессы могут происходить и возле других звёзд.
Данные миссии New Horizons продолжают приносить открытия
Хотя аппарат пролетел мимо Плутона ещё в 2015 году, его научные материалы продолжают активно анализироваться.
Полученные изображения и измерения позволяют уточнять модели атмосферы, климата и геологии карликовой планеты.
Каждый год исследователи находят новые особенности, которые ранее оставались незамеченными.
Это показывает, насколько ценными оказались результаты единственного пока близкого исследования Плутона.
Атмосфера влияет даже на поверхность
Изменения газовой оболочки связаны с перераспределением льдов.
Когда азот конденсируется, он оседает на поверхность.
Когда температура возрастает, лёд снова начинает испаряться.
В результате постепенно изменяются:
- распределение ледяных покровов;
- отражательная способность поверхности;
- локальные климатические условия.
Таким образом, поверхность и атмосфера Плутона постоянно взаимодействуют друг с другом.
Один из самых необычных климатов в Солнечной системе
На Земле смена времён года занимает один год.
На Марсе — почти два земных года.
На Плутоне же один полный цикл сезонов продолжается столетиями.
Поэтому изменения атмосферы происходят чрезвычайно медленно.
Именно сейчас астрономам повезло наблюдать период, когда карликовая планета постепенно теряет свою газовую оболочку.
Плутон продолжает удивлять исследователей
Ещё несколько десятилетий назад Плутон считался небольшим ледяным телом без заметной активности. Сегодня стало ясно, что это сложный мир с собственной атмосферой, необычной геологией и медленно меняющимся климатом.
Новые исследования показывают, что атмосфера Плутона постепенно разрушается по мере удаления карликовой планеты от Солнца. Однако этот процесс является частью длительного природного цикла. Через многие десятилетия Плутон вновь начнёт получать больше солнечного тепла, и его атмосфера сможет восстановиться.
Изучение этих процессов помогает понять не только историю самого Плутона, но и эволюцию многочисленных ледяных миров, населяющих окраины Солнечной системы.
Источники:
Статья создана по материалам Phys.Org
Интересно, что вопреки слабой гравитации и размерам по сравнению с Марсом (не говоря уж о Земле), в отличие от того же Марса, атмосфера Плутона почти не теряется безвозвратно. Газы лишь временно вымерзают на поверхность, сохраняя летучие вещества для регенерации оболочки. Это делает карликовый мир уникальной лабораторией для изучения ледяного климата.