Atmosfera Plutona

Atmosfera Plutona
Przykładowa ilustracja artykułu Atmosfera Plutona
Atmosfera Plutona, zrobiona, gdy Słońce zostało zasłonięte przez planetę karłowatą, 14 lipca 2015 r. Diagram pokazuje obecność dwóch odrębnych warstw mgły: pierwszej między powierzchnią a 50  km, a drugiej między 50 a 83  km .
Ogólne informacje
Grubość nieokreślony
Ciśnienie atmosferyczne 0,65 do 2,4 Pa
Skład wolumetryczny
Azot 90%
Metan -
Tlenek węgla 10%
Etan -

Atmosfera Plutona została odkryta w 1985 roku, a wiele specyfika stopniowo zostały zidentyfikowane, chociaż większość szczegółów wciąż są potwierdzone przez bardziej szczegółowe badania. Obecne badania wskazują, że atmosfera w Plutona składa się głównie z azotu , z pewnym metanu do tlenku węgla i etanu pod ciśnieniem od około 6,5 do 24 mikrobarów (0,65 do 2, 4 paskali (Pa)) na powierzchni.

Charakterystyka

Ciśnienie atmosferyczne na powierzchni Plutona wynosi około 15 μbar, czyli około 100 000 e Ziemi. W badaniu z 2009 roku oszacowano, że ciśnienie powinno wynosić od 6,5 do 24 μbar. Górna atmosfera Plutona podlega inwersji temperatury . W rzeczywistości jego temperatura wynosi około 103 K ( tj. −170  ° C ), czyli o 50 K więcej niż powierzchnia (53 K, czyli −220  ° C ), podczas gdy temperatura atmosfery dolnej części Plutona wynosi 93 K ( −180  ° C ), czyli o 40 K wyżej niż powierzchnia.

Górna atmosfera Plutona składa się głównie z azotu, ze śladami metanu i tlenku węgla wytwarzanych przez lód powierzchniowy, podczas gdy dolna atmosfera jest bogata w metan.

Gdy orbita Plutona odciąga go od Słońca, jego atmosfera zamarza i stopniowo opada na ziemię przypominając drobny suchy piasek. Kiedy jego ekscentryczna orbita zbliża go do Słońca (Pluton jest okresowo bliżej Słońca niż Neptun ), temperatura stałej powierzchni Plutona wzrasta na tyle, aby sublimować ten piasek w gaz. Ta sublimacja działa chłodząco na powierzchnię Plutona i tworzy „efekt anty-cieplarniany”; podobnie jak pot chłodzi ciało, odparowując z powierzchni skóry. Korzystając z Submilimeter Array , naukowcy odkryli niedawno, że temperatura Plutona jest o około 43 K ( -230  ° C ), o 10 K niższa niż oczekiwano.

Jej niebieski kolor związany jest z obecnością drobnych cząsteczek tholinów .

Mgły

Warstwy mgły są obecne w atmosferze Plutona. Podczas przejścia New Horizons zidentyfikowano dwadzieścia warstw o ​​grubości kilku kilometrów, zwykle oddzielonych dziesięcioma kilometrami. Występuje zbiór niskich mgieł (między 5 a 15  km nad powierzchnią), prawdopodobnie wynikających z kondensacji produktów reakcji fotochemicznych . Ponad 15  km występują również warstwy mgły (do ponad 200  km ), a temperatury są zbyt wysokie, aby umożliwić kondensację węglowodorów lub nitryli . Tytan ma ten sam typ struktury w swojej atmosferze, a temperatury są również zbyt wysokie do kondensacji tych cząsteczek. Mechanizm powstawania tych mgieł dla Tytana, oparty na produkcji jonów CN - i C 3 N- od zderzeń w jonosferze pomiędzy elektronami o małej energii a HCN lub H.C 3 Npotencjalnie skutkując ujemnie naładowanymi makrocząsteczkami przyciągającymi kationy i dając aerozol, a następnie ostatecznie mgiełką, można by zastosować do Plutona, chociaż nie wykryto jonosfery (2017). Cząsteczki mgły osadzają się na powierzchni planety karłowatej.

Odkrycie

Atmosfera Plutona została odkryta podczas obserwacji zakrycia w 1985 roku; odkrycie to zostało potwierdzone i znacznie wzmocnione przez dogłębną obserwację kolejnej zakrycia w 1998 r. Kiedy obiekt bez atmosfery zasłania gwiazdę, gwiazda nagle znika, w przypadku Plutona gwiazda stopniowo zanika. Opierając się na tempie okultacji, ciśnienie atmosferyczne ustalono na 0,15 Pascala, około 700 000 razy mniej niż na Ziemi.

W 2002 roku kolejne zakrycie zostało zaobserwowane i przeanalizowane przez zespoły kierowane przez Bruno Sicardy z Obserwatorium Paryskiego , Jamesa L. Elliota z MIT i Jaya Pasachoffa z Williams College . Ciśnienie atmosferyczne oszacowano na 0,3 paskala, mimo że Pluton znajdował się dalej od Słońca niż w 1988 roku. Ta odległość powinna jednak ochłodzić atmosferę, sprawić, że stała się bardziej cienka i rozrzedzona. Jedno z możliwych wyjaśnień tej obserwowanej rozbieżności opiera się na fakcie, że w 1987 roku południowy biegun Plutona wyłonił się z cienia po raz pierwszy od 120 lat. To zdarzenie spowodowałoby sublimację dużych ilości azotu z czapy polarnej. Potrzeba będzie dziesięcioleci, zanim nadmiar azotu emitowanego do atmosfery ponownie skondensuje się na powierzchni. Kolejne gwiezdne zakrycie zostało zaobserwowane 12 czerwca 2006 roku przez zespół Jamesa Elliota z MIT-Williams College oraz przez zespół kierowany przez Lesliego Younga z Southwest Research Institute w Australii.

W październiku 2006 roku Dale Cruikshank z NASA Ames Research Center (zaangażowany w projekt New Horizons ) i jego koledzy ogłosili spektroskopowe odkrycie etanu na powierzchni Plutona. Etan ten jest wytwarzany w wyniku fotolizy lub radiolizy (chemicznej konwersji na energię promieniowania słonecznego i naładowanych cząstek) metanu zamarzniętego na powierzchni planety karłowatej lub zawieszonego w jej atmosferze.

W 2015 roku sonda projektu New Horizons była pierwszym statkiem kosmicznym, który zbliżył się do Plutona w celu zbadania. Pierwsza otrzymana informacja potwierdza ciśnienie atmosferyczne, które zostało obliczone wcześniej.

Źródła

Bibliografia

  1. Lellouch i wsp. 2009
  2. Stern 2006
  3. Croswell 1992
  4. Lellouch, Sicardy i De Bergh 2009
  5. Ker 2006
  6. „  New Horizons odsłania błękitne niebo Plutona  ” w Futura-Sciences
  7. „  New Horizons odsłania atmosferę Plutona i przepływów lodu  ” w Futura-Sciences
  8. (w) AF Cheng , ME Summers , GR Gladstone , D. Strobel , THE Young, P. Lavvas, JA Kammer, CM Lisse, AH Parker EF Young, SA Stern, HA Weaver, CB Olkin and K. Ennico, „  Haze w atmosferze Plutona  ” , Icarus , t.  290,1 st lipca 2017, s.  112–133 ( DOI  10.1016 / j.icarus.2017.02.024 , czytaj online ).
  9. (in) "  CUAI 4097  " , 1985(dostęp 26 marca 2007 )
  10. Johnston 2006
  11. Sicardy i Widemann 2003
  12. (w) „  Pluton przechodzi globalne ocieplenie, naukowcy odkryli  ” , Massachusetts Institute of Technology, 9 października 2002(dostęp 20 marca 2007 )
  13. (w) „  Williams Naukowcy przyczyniają się do nowych odkryć dotyczących Plutona  ” , Williams College, 9 lipca 2003(dostęp 20 marca 2007 )
  14. Britt 2003
  15. Elliot 2006

Bibliografia

Dopełnienia

Szczegółowe odczyty

Powiązane artykuły