Атмосфера Плутона теплее, чем предполагалось

Астрономы с помощью телескопа VLT Южно-европейской обсерватории обнаружили неожиданно большие количества метана в атмосфере Плутона, что по всей видимости помогает ей поддерживать температуру на 40 градусов теплее, чем на поверхности карликовой планеты. Атмосфера нагревается до -180 градусов Цельсия, по сравнению с температурой поверхности -220 градусов Цельсия.

Плутон, размер которого составляет всего одну пятую Земли, состоит в основном из камня и льда, а его орбита находится почти в 40 раз дальше от Солнца, чем земная.

С 1980х известно, что Плутон имеет разрежённую атмосферу. Изобилующий азот вместе со следами метана и, возможно, оксида углерода удерживаются у поверхности атмосферным давлением всего приблизительно 0.015 миллибар, одна стотысячная земного. По мере того, как Плутон отдаляется от Солнца на протяжении его орбиты длиной 248 лет, его атмосфера постепенно замерзает и падает на поверхность. В периоды приближения к Солнцу – как сейчас – температура твёрдой поверхности планеты повышается, в результате чего лёд сублимируется в газ.

До недавнего времени можно было изучать лишь верхние слои атмосферы Плутона. Наблюдая за звёздными затенениями - феномен, который возникает, когда объект Солнечной Системы блокирует свет от сопутствующей звезды - астрономам удалось определить, что верхние слои атмосферы Плутона примерно на 50 градусов теплее, чем поверхность. Эти исследования не проливали свет на атмосферную температуру и давление вблизи поверхности Плутона. Но новые уникальные наблюдения с помощью специального спектрографа CRIRES (CRyogenic InfraRed Echelle Spectrograph), установленного на телескопе Very Large Telescope, позволили установить, что средняя температура атмосферы в целом, не только верхних её слоёв, намного менее холодная, чем поверхность.

Обычно воздух вблизи поверхности Земли теплее, чем наверху, главным образом, благодаря тому, что атмосфера нагревается снизу, т.к. солнечное излучение нагревает земную поверхность, которая в свою очередь нагревает слой атмосферы непосредственно над ней. При определённых условиях эта ситуация переворачивается так, что воздух у поверхности Земли оказывается холоднее. Метеорологи называют это инверсионным слоем, и он может вызвать образование смога.

Большая часть атмосферы Плутона (если не вся), таким образом, подвергается температурной инверсии: температура атмосферы увеличивается с высотой. Разница оставляет примерно от 3 до 15 градусов на километр. На Земле при нормальных условиях температура атмосферы понижается примерно на 6 градусов за километр.

Причина, почему поверхность Плутона такая холодная, связывается с существованием атмосферы планеты, и обусловлена сублимацией поверхностного льда; подобно тому, как пот охлаждает тело по мере того, как испаряется с поверхности кожи, эта сублимация оказывает охлаждающее действие на поверхность Плутона.

Наблюдения CRIRES также указывают на то, что метан второй самый распространённый газ в атмосфере Плутона. Две разные модели могут объяснить свойства атмосферы Плутона. В первой астрономы полагают, что поверхность планеты покрыта тонким слоем метана, который препятствует сублимации азотного инея. Вторая модель предполагает существование участков чистого метана на поверхности.

Поверхность Плутона, изображение художника. (Фото: ESO)