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La neblina de hidrocarburos en la atmósfera de Plutón mantiene al planeta enano más frío de lo esperado
Un nuevo análisis de la atmósfera de Plutón explica por qué la nave espacial New Horizons midió temperaturas mucho más frías de lo previsto
La capa de neblina de Plutón es azul en esta imagen tomada por la cámara Ralph / Multispectral Visible Imaging a bordo de la nave espacial New Horizons y generada por computadora para reproducir el color verdadero. La neblina es producida por reacciones químicas de nitrógeno y metano iniciadas por la luz del Sol, que conducen a pequeñas partículas que descienden por su peso en la atmósfera, creciendo a medida que se unen con otras partículas en el camino hasta que finalmente se asientan en la superficie. Crédito de la imagen: NASA / JHUAPL / SwRI). Más información.
La composición del gas de la atmósfera de un planeta generalmente determina cuánto calor queda atrapado en la atmósfera. Para el planeta enano Plutón, sin embargo, la temperatura pronosticada basada en la composición de su atmósfera era mucho más alta que las medidas reales tomadas por la nave espacial New Horizons de la NASA en 2015.
Un nuevo estudio publicado el 16 de noviembre en Nature propone un novedoso mecanismo de enfriamiento controlado por partículas de neblina para explicar la atmósfera gélida de Plutón.
“Ha sido un misterio desde que obtuvimos por primera vez los datos de temperatura de New Horizons”, dijo el primer autor Xi Zhang, profesor asistente de Ciencias Planetarias y de la Tierra en la Universidad de California en Santa Cruz. “Plutón es el primer cuerpo planetario que conocemos, donde el presupuesto de energía atmosférica está dominado por partículas de neblina en fase sólida en lugar de por gases”.
El mecanismo de enfriamiento implica la absorción de calor por las partículas de neblina, que luego emiten radiación infrarroja, enfriando la atmósfera al irradiar energía al espacio. El resultado es una temperatura atmosférica de aproximadamente 70 Kelvin (menos 203 grados Celsius o menos 333 grados Fahrenheit), en lugar de los 100 Kelvin (menos 173 Celsius o menos 280 grados Fahrenheit) previstos.
De acuerdo con Zhang, el exceso de radiación infrarroja de las partículas de neblina en la atmósfera de Plutón debería ser detectable por el Telescopio Espacial James Webb, permitiendo la confirmación de la hipótesis de su equipo luego del lanzamiento planeado del telescopio en 2019.
Esta asombrosa imagen de Plutón fue tomada sólo unos minutos después del acercamiento máximo a Plutón el 14 de julio de 2015. La imagen se obtuvo en un alto ángulo de fase, es decir, con el Sol al otro lado de Plutón. Visto aquí, la luz del Sol se filtra e ilumina las complejas capas de neblina atmosférica de Plutón. Las porciones del sur de las llanuras de hielo de nitrógeno informalmente llamadas Sputnik Planum, así como también las montañas del nombre informal “Norgay Montes”, también se pueden ver a través de la media luna de Plutón en la parte superior de la imagen. Al mirar hacia atrás a Plutón con imágenes como esta, los científicos de New Horizons obtienen información sobre las turbiedad de Plutón y las propiedades de la superficie que no pueden obtener a partir de imágenes tomadas al acercarse. La imagen fue obtenida por la cámara Ralph / Multiespectral Visual Imaging (MVIC) de New Horizons, aproximadamente a 13,400 millas (21,550 kilómetros) de Plutón, aproximadamente 19 minutos después del acercamiento máximo de la New Horizons a Plutón. La imagen tiene una resolución de 1,400 pies (430 metros) por píxel. El diámetro de Plutón es de 1,475 millas (2,374 kilómetros). Créditos: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute. Ver video.
Extensas capas de bruma atmosférica se pueden ver en las imágenes de Plutón tomadas por New Horizons. La neblina es el resultado de reacciones químicas en la atmósfera superior, donde la radiación ultravioleta del Sol ioniza nitrógeno y metano, que reaccionan formando pequeñas partículas de hidrocarburo de decenas de nanómetros de diámetro. A medida que estas diminutas partículas se hunden a través de la atmósfera, se unen para formar agregados que crecen a medida que descienden, y eventualmente se depositan en la superficie.
“Creemos que estas partículas de hidrocarburos están relacionadas con el material rojizo y marrón que se ve en las imágenes de la superficie de Plutón”, dijo Zhang.
Los investigadores están interesados en estudiar los efectos de las partículas de neblina en el balance de energía atmosférica de otros cuerpos planetarios, como la luna de Neptuno, Tritón, y la luna de Saturno, Titán. Sus hallazgos también pueden ser relevantes para las investigaciones de exoplanetas con atmósferas difusas.
Los coautores de Zhang son Darrell Strobel, científico planetario de la Universidad Johns Hopkins y co-investigador de la misión New Horizons, e Hiroshi Imanaka, científico del Centro de Investigación Ames de la NASA en Mountain View, California, que estudia la química de las partículas de neblina en las atmósferas planetarias. Esta investigación fue financiada por la NASA.
Fuente: University of California Santa Cruz.
Material relacionado:
Sobre los procesos de pérdida de atmósferas planetarias:
El sistema de Lunas de Plutón orbitan a Plutón en un plano practicamente perpendicular a la trayectoria del planeta respecto del Sol, por lo cual Caronte, su luna más grande, actúa periódicamente como un escudo al viento solar para Plutón, disminuyendo notablemente el ritmo de pérdida de atmósfera del planeta:
Posiciones relativas observadas de Plutón (en color gris) y Caronte (blanco) asi como del plano de la órbita de esta última, en distintos años. Observar que la dirección Norte Sur de Plutón, está levemente desviada de la trayectoria de Plutón entorno al Sol, que es la línea que une las tres representaciones. Caronte en su órbita pasa frecuentemente entre el Sol y Plutón, protegiendo a este último del viento solar. Crédito: what-when and how.
El lector encontrará recursos sobre el tema en el apartado “Material relacionado” del siguiente artículo:
Un excelente artículo que examina los procesos de pérdida de atmósferas en los cuerpos del Sistema Solar es:
Un proyecto en curso en el Instituto SETI que estudia la interacción atmósfera – superficie en Plutón es:
Ver también en el apartado “Videos”, la conferencia de la Dra. Leslie Young.
Qué se sabía de la Atmósfera de Plutón y con qué métodos se estudió, antes de la Misión New Horizons:
Videos:
Asociación de Aficionados a la Astronomía
