Menu Zamknij

Lodowe serce sprawia, że na Plutonie jest całkiem wietrznie

Słynna struktura na Plutonie w kształcie serca, nazwana Tombaugh Regio, stała się sławna po tym, jak sonda New Horizons wykonała zdjęcia planety karłowatej w 2015 roku i potwierdziła, że nie jest to tylko martwa skała, jak sądzili naukowcy.

Teraz nowe badania pokazują, że słynne azotowe serce Plutona rządzi także cyrkulacją atmosferyczną. Odkrywanie, jak zachowuje się atmosfera Plutona pozwala naukowcom porównać ją z atmosferą naszej własnej planety. Tego typu badania mogą wskazać zarówno podobieństwa jak i różnice między cechami Ziemi a cechami planety karłowatej oddalonej od nas o 5 miliardów kilometrów.

Azot – pierwiastek występujący również w powietrzu na Ziemi – stanowi większość cienkiej atmosfery Plutona, wraz z niewielkimi ilościami tlenku węgla i metanu. Zamrożony azot pokrywa również część powierzchni Plutona w kształcie serca. W ciągu dnia cienka warstwa tego lodu z azotem ogrzewa się i zamienia w parę. W nocy para skrapla się i ponownie tworzy lód. Każda taka sekwencja jest jak bicie serca, które po całej planecie rozprowadza azotowe wiatry.

Najnowszy artykuł opublikowany w Journal of Geophysical Research AGU: Planety sugeruje, że ten cykl popycha atmosferę Plutona, aby krążyła w przeciwnym kierunku do jego obrotu – unikalne zjawisko zwane obrotem wstecznym. Gdy powietrze wieje blisko powierzchni, przenosi ciepło, ziarna lodu i cząsteczki mgły, tworząc ciemne smugi i równiny w regionach północnych i północno-zachodnich.

„To podkreśla fakt, że atmosfera i wiatry Plutona – nawet jeśli gęstość atmosfery jest bardzo niska – mogą wpływać na powierzchnię”, powiedział Tanguy Bertrand, astrofizyk i planetolog z Ames Research Center w Kalifornii i główny autor opracowania.

Większość lodu azotowego na Plutonie znajduje się na obszarze Tombaugh Regio. Jego lewy „płat” to pokrywa lodowa o długości 1000 km (620 mil), umiejscowiona w głębokim 3-kilometrowym (1,9-milowym) basenie o nazwie Sputnik Planitia – obszar, który utrzymuje większość lodu azotowego planety karłowatej z powodu niskiego wzniesienia . Prawy „płat” serca składa się z wyżyn i lodowców bogatych w azot, które rozciągają się do basenu.

„Przed New Horizons wszyscy myśleli, że Pluton będzie piłką do siatkówki – całkowicie płaski, pozbawiony charakterystycznych struktur powierzchniowych” – powiedział Bertrand. „Ale jest zupełnie inna. Ma wiele różnych krajobrazów i staramy się zrozumieć, co się tam dzieje”.

Wiatry zachodnie

Bertrand i jego koledzy postanowili ustalić, w jaki sposób przemieszczające się powietrze – które jest 100 000 razy rzadsze od ziemskiego – może kształtować struktury widoczne na powierzchni. Zespół wyciągnął dane z przelotu sondy New Horizons w 2015 roku, aby zobrazować topografię Plutona i jego pokrywy lodu azotowego. Następnie przeprowadzili symulację cyklu azotowego za pomocą modelu prognozy pogody i ocenili, jak wiatry wieją na powierzchni.

Grupa odkryła, że wiatry na Plutonie powyżej 4 km wieją na zachód – w przeciwnym kierunku niż wschodni obrót planety karłowatej – w retro-rotacji przez większą część roku. Zgodnie z nowymi wynikami azot w Tombaugh Regio paruje na północy i zamienia się w lód na południu, a jego ruch powoduje powstawanie wiatrów zachodnich. Żadne inne miejsce w Układzie Słonecznym nie ma takiej atmosfery, z wyjątkiem być może księżyca Neptuna, Trytona.

Naukowcy odkryli również silny strumień szybko poruszającego się powietrza na powierzchni wzdłuż zachodniej granicy basenu Sputnik Planitia. Przepływ powietrza przypomina wzorce wiatru na Ziemi, takie jak Kuroshio wzdłuż wschodniej krawędzi Azji. Zgodnie z nowymi odkryciami azot atmosferyczny kondensujący się w lodzie napędza ten wzór wiatru. Wysokie klify Sputnik Planitii wychwytują zimne powietrze w basenie, gdzie krąży i staje się silniejsze, gdy przechodzi przez region zachodni.

Istnienie intensywnego prądu na granicy zachodniej zaintrygowało Candice Hansen-Koharcheck, planetolog z Planetary Science Institute w Tucson, Arizona, która nie była dotąd zaangażowana w nowe badania.

„To przypomina struktury wynikające bezpośrednio z topografii lub specyfiki otoczenia” – powiedziała. „Jestem pod wrażeniem, że modele Plutona rozrosły się do tego stopnia, że ​​można mówić o regionalnej pogodzie”.

W szerszej skali Hansen-Koharcheck uważa, że najnowsze badania są intrygujące. „Cała koncepcja bijącego serca Plutona to wspaniały sposób myślenia o tym” – dodała.

Te wzorce wiatru pochodzące z azotowego serca Plutona mogą wyjaśniać, dlaczego ciemne równiny i smugi od wiatru powstają na zachód od Sputnik Planitii. Wiatry mogą przenosić ciepło – które ogrzewa powierzchnię – lub mogą erodować i przyciemniać lód poprzez transport i osadzanie cząstek mgły. Gdyby wiatry na karłowatej planecie wirowały w innym kierunku, jej krajobrazy mogłyby wyglądać zupełnie inaczej.

„Sputnik Planitia może być równie ważne dla klimatu Plutona, jak ocean dla klimatu Ziemi” – powiedział Bertrand. „Jeśli usuniesz Sputnik Planitia – jeśli usuniesz serce Plutona – nie będziesz mieć takiego samego krążenia” – dodał.

Nowe odkrycia pozwalają badaczom badać atmosferę egzotycznego świata i porównywać to, co odkryli z tym, co wiedzą o Ziemi. Nowe badania również rzucają nowe światło na oddalony od nas o 6 miliardów kilometrów obiekt, z sercem, które zachwyciło ludzi na całym świecie.

Źródło: AGU