Los cielos brumosos refrescan Plutón

Las capas de neblina de Plutón son visibles en esta imagen tomada por la New Horizons y generadas por computadora para replicar el color verdadero. La temperatura de la atmósfera de Plutón es  sólo de unos 70 grados Celsius sobre el cero absoluto. Crédito: NASA/JHUAPL/SwRI.

La atmósfera de Plutón es aún más escalofriantemente fría de lo que cabría esperar a 5 mil millones de kilómetros del Sol. Una nueva investigación sugiere que es por el smog que envuelve al planeta enano .

“La neblina es responsable de todo el enfriamiento atmosférico”, dice Xi Zhang, un científico planetario de la Universidad de California en Santa Cruz. Él y sus colegas describen los hallazgos en la edición del 16 de Noviembre de Nature 1 .

Cuando la nave espacial New Horizons de la NASA sobrevoló Plutón en julio de 2015 , descubrió que la atmósfera era de -203 ºC, solo 70 grados sobre el cero absoluto 2 . Eso es alrededor de 30 grados más frío de lo predicho, y un gran misterio para los científicos planetarios.

Descubrir cómo funciona la atmósfera de Plutón es crucial para entender las atmósferas en otros grandes mundos helados del Sistema Solar y más allá. “Hasta que sepamos la razón de las bajas temperaturas, no podremos extrapolar a otras estaciones en Plutón, y mucho menos a otros cuerpos”, dice Leslie Young, un científico planetario del Instituto de Investigación del Suroeste en Boulder, Colorado, que no participó en el estudio.

Manta de smog

La atmósfera de Plutón está compuesta principalmente de Nitrógeno, con cantidades más pequeñas de compuestos como el Metano. En lo alto de la atmósfera, entre 500 y 1.000 kilómetros sobre la superficie, la luz del Sol desencadena reacciones químicas que transforman algunos de estos gases en partículas sólidas de hidrocarburos.

Las partículas luego se desplazan hacia abajo y, a unos 350 kilómetros por encima de la superficie de Plutón, se agrupan con otras para formar largas cadenas químicas. Para cuando alcanzan los 200 kilómetros de altitud, las partículas se han transformado en gruesas capas de neblina, que la nave espacial New Horizons vio cubriendo dramáticamente a Plutón.

Plutón y su brumosa atmósfera, tomada por la Ralph/Multispectral Visible Imaging Camera (MVIC) de la sonda New Horizons de la NASA.Se observan alrededor de 20 capas de neblina; las capas se  extienden  horizontalmente sobre cientos de kilómetros, pero no son estrictamente paralelas a la superficie. Por ejemplo, los científicos señalan la capa de neblina de unas 3 millas (5 kilómetros) sobre la superficie (zona inferior izquierda de la imagen), que desciende a la superficie en la parte  derecha. El pequeño tamaño de Plutón y su baja gravedad hacen que  mantenga  su atmósfera mucho más débilmente que los planetas más grandes como la Tierra (que tiene 16 veces más gravedad que Plutón). Antes del encuentro de New Horizons, se esperaba que esto produjera una atmósfera que se extendiera mucho y escapara rápidamente al espacio. Pero resultó que la atmósfera superior es mucho más fría de lo que se pensaba que sería y, por lo tanto, más compacta: la atmósfera no se extiende tan lejos en el espacio como se esperaba y la tasa de escape de los gases atmosféricos es extremadamente lenta. Pero por qué la atmósfera es tan fría, sigue siendo un enigma que ahora estamos tratando de explicar. Crédito:  NASA/JHUAPL/SwRI/Gladstone et al./Science (2016).

Zhang y sus colegas compararon los efectos de calentamiento y enfriamiento de las moléculas de gas de la atmósfera con las de sus partículas de neblina. Estudios anteriores han sugerido que la presencia de moléculas de gas, como el cianuro de hidrógeno, podría ayudar a explicar por qué la atmósfera de Plutón es tan fría 3 . Pero el equipo de Zhang descubrió que incluir la neblina era la única forma de hacer que su modelo coincidiera con las temperaturas que midió New Horizons mientras volaba por el planeta enano.

“La diferencia fundamental es el tamaño”, dice Zhang. Las moléculas de gas tienen típicamente menos de un nanómetro de ancho, mientras que las partículas de neblina tienen varios cientos de nanómetros de ancho. Eso significa que el gas y la neblina se comportan de forma muy diferente en la forma en que absorben y vuelven a irradiar energía del Sol. Resulta que la neblina puede calentarse y enfriarse más eficientemente que el gas, dice Zhang.

“Es una buena idea”, dice Sarah Hörst, científica planetaria de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, Maryland.

Los científicos probablemente no habían pensado en la neblina como la culpable de enfriamiento porque las capas de neblina no bloquean la luz, dice Tanguy Bertrand, un científico planetario del Laboratorio de Meteorología Dinámica de París que estudió la atmósfera de Plutón con su colega François Forget 4 . “Encuentro este estudio muy convincente”, dice Bertrand.

Ideas competitivas

Pero otros investigadores han propuesto diferentes ideas sobre por qué la atmósfera de Plutón es tan fría. Roger Yelle, un científico planetario de la Universidad de Arizona en Tucson, informó sobre uno de estos enfoques en una conferencia en Letonia en Septiembre. El modelo de su equipo sugiere que una combinación de Cianuro de Hidrógeno, Acetileno y gas Etano puede enfriar las cosas. Se sabe que los tres gases existen en la atmósfera de Plutón.

El equipo de Zhang y el equipo de Yelle todavía tienen que reconciliar sus conclusiones contradictorias. Pero después de su lanzamiento en 2019, el Telescopio Espacial James Webb de la NASA podría probar la propuesta de Zhang. Si las partículas de neblina son de hecho el principal factor que enfría la atmósfera de Plutón, harían que el planeta enano parezca relativamente brillante en las longitudes de onda del infrarrojo medio. Zhang espera observar a Plutón con el telescopio Webb para ver si su equipo tiene razón.

Fuente del Artículo: Nature.  Artículo original: “Hazy skies cool down Pluto“. Alexandra Witze. Nov. 15, 2017.

  doi : 10.1038 / nature.2017.22996

Referencias

  1. Zhang, X. , Strobel, DF e Imanaka, H. Nature 551 , 352 – 355 ( 2017 )
  2. Gladstone, GR y col . Science 351 , aad8866 ( 2016 ).
  3. Lellouch, E. y col . Ícaro 286 , 289 – 307 ( 2017 ).
  4. Bertrand, T. & Forget, F. Icarus 287 , 72 – 86 ( 2017 ).

Material relacionado:

De Nature.com

 

 

 

Documentales:

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