Новый горизонт НАСА запечатлел это изображение поверхности Плутона, окутанной атмосферной дымкой. Кредит: НАСА/JHUAPL/SWRI
Первые наблюдения за Плутоном по космическому телескопу Джеймса Уэбба (JWST) от НАСА показывают драматические явления на ее поверхности, такие как сезонные циклы летучего перераспределения льда по своей поверхности, и материал, вытягиваемый из его самой атмосферы на его основной спутник, Чарон — жуткое взаимодействие, которое нигде не происходит в нашей солнечной системе.
Эти экзотические условия подробно описаны в серии исследований, опубликованных этой весной международной командой исследователей. Но в то время как изображение молекул из атмосферы одного глобуса, дрейфующего по космосу и останавливается на его небесном коллеге на север и южных полюсах, кажется странным, один исследователь UC Santa Cruz в команде улыбается.
Самая последняя статья, опубликованная в природе астрономии 2 июня, подтверждает гипотезы, впервые сделанные Си Чжаном Калифорнийского университета в Санта -Крузе об атмосфере Плутона, основанную на историческом летевании нового горизонтского космического корабля НАСА в 2015 году, которая дала исследователям ближайший вид на любопытный ORB на краю системной системы. Менее десяти лет назад, давний статус Плутона как полноценной планеты, был понижен до «карликовой планеты» из-за различных космических критериев, которых она не соответствовала.
После наблюдений New Horizons о Плутоне Чжан опубликовал статью в 2017 году, в которой предположили, что в атмосфере Плутона преобладали частицы дымки, в которых было бы полностью отличаться от других атмосферы в солнечной системе. Чжан, профессор земли и планетарных наук, утверждал, что эти частицы дымка нагреваются и остывают, контролируя весь энергетический баланс в атмосфере Плутона.
«Это была безумная идея», — сказал Чжан, добавив, что многие из его сверстников в то время выражали скептицизм. Но он и его соавторы также сделали четкий прогноз в своей статье 2017 года: если дымка охлаждает плутон, это должно испускать сильное излучение средней инфракрасной инфракрасной инфракрасной инфракрасной линии, и это следует наблюдать, как только большой и достаточно мощный телескоп был доступен для астрономов.
Этот момент наступил на Рождество 2021 года, когда НАСА запустило JWST в космос, чтобы позволить наблюдениям, которые намного превосходили бы, сделанные его наземными предшественниками за последние несколько десятилетий. Чжан сказал, что нынешнее исследование JWST было мотивировано его гипотезой 2017 года. «Мы были очень горды, потому что это подтвердило наш прогноз», — сказал он. «В науке о планет, это не распространено гипотеза, подтвержденная так быстро, всего за несколько лет. Поэтому нам очень повезло и очень взволновано».
Туманные условия
Плутон пролетает в 2015 году, выявил мир с удивительными ландшафтами, отмеченным сложной топографией — базинами, горами и долинами — с ней, такой геологической активностью, такой как азот (n₂) и метан (CH₄), и химически богатая атмосфера, содержащая летучие соединения, такие как N₂, Ch₄ и углеродный моноксид. Чужую атмосферу Плутона, образованная из связанной фотохимии метана и азота, похожая на дымку вокруг лунного титана Сатурна.
Напротив, было показано, что у Чарона не хватает атмосферы и имеет более равномерную поверхность, в которой преобладает водный лед, смешанный с соединениями на основе аммиака. Считается, что его более темные, красновато -полярные области являются результатом захвата и химического преобразования молекул CH₄, выходящих из атмосферы Плутона.
Недавние наблюдения с JWST обеспечивают новый взгляд на эту далекую систему. Как сообщалось в серии документов, опубликованных этой весной, впервые инструмент MIRI телескопа включил отдельные измерения теплового излучения среднего инфракрасного излучения от Плутона и Харона в виде кривых света при 18, 21 и 25 мкм.
Затем, в мае 2023 года, прибор захватил высококачественный спектр средней инфракрасной линии (4,9–27 мкм) плутона и его атмосферы. Этот спектральный диапазон, ранее неисследованный из -за недостаточной чувствительности более ранних инструментов, выявил неожиданное химическое богатство, которое привело к лучшему пониманию атмосферных процессов и происхождению Плутонов.
Кривые света JWST также выявили различия в поверхностном тепловом излучении Плутоном и Хароном во время их вращения. Сравнивая эти данные с тепловыми моделями, исследователи смогли наложить сильные ограничения на тепловую инерцию, излучение и температуру различных областей Плутона и Харона. Эти свойства — это то, что приводит к глобальному распределению льда на Плутоне и исходу атмосферных молекул к Харону.
Откройте для себя последние в науке, технологии и пространстве с более чем 100 000 подписчиков, которые полагаются на Phys.org для Daily Insights. Подпишитесь на нашу бесплатную рассылку и получите обновления о прорывах, инновациях и исследованиях, которые имеют значение — ежедневно или еженедельно.
Новые данные JWST также подтвердили второй прогноз, сделанный бывшим доктором философии Чжана. Студент Линфенг Ван, другой соавтор астрономической статьи природы. Новые наблюдения хорошо согласуются с центральным прогнозом в их исследовании 2023 года по амплитуде вращательной легкой кривой Харона.
«Плутон сидит в действительно уникальном месте в диапазоне того, как ведут себя планетарные атмосферы. Так что это дает нам возможность расширить наше понимание того, как ведет себя Хиз в экстремальных условиях», — пояснил Чжан. «И это не просто Плутон — мы знаем, что« Луна Нептуна Тритон »и« Лунный титан Сатурна »также имеют аналогичные атмосферы азота и углеводородов, полные частиц дымки. Поэтому нам нужно переосмыслить их роли».
И, добавил Чжан, есть еще более глубокая связь. «До того, как кислород, построенный в атмосфере Земли, около 2,4 миллиардов лет назад жизнь уже существовала. Но тогда атмосфера Земли была совершенно другой — без кислорода, в основном азота и много химии углеводородов», — сказал он. «Таким образом, изучая дымку и химию Плутона, мы могли бы получить новое представление о условиях, которые сделали раннюю землю пригодным для земли».
Для астрономической статьи природы Чжан и его бывший доктор философии. Студент Линфенг Ван внесла теоретическое моделирование для интерпретации данных JWST, вычислив тепловые спектры и переоценивая скорости охлаждения атмосферы Плутона. Команда, стоящая за серией статей, была возглавляна исследователями из лаборатории инструментов и исследований в области астрофизики, в Парижской обсерватории и Университета Реймс Шампань-Арденн.
Информация от: Калифорнийским университетом — Санта -Крус
