Телескоп «Джеймс Уэбб» подтвердил «безумную» гипотезу об атмосфере Плутона
НАСА и международная группа ученых из Калифорнийского Университета раскрыли уникальные особенности атмосферы Плутона благодаря новым данным космического телескопа «Джеймс Уэбб» (JWST). Результаты опубликованы в журнале Nature Astronomy.
Главное открытие — уникальная роль частиц дымки
Атмосфера Плутона, состоящая преимущественно из азота (N₂), метана (CH₄) и окиси углерода (CO), содержит частицы дымки, которые управляют энергетическим балансом планеты. Эти частицы, согласно гипотезе профессора Си Чжана из Калифорнийского университета в Санта-Крусе, нагреваются и охлаждаются, регулируя процессы в атмосфере, что делает ее принципиально отличной от всех остальных в нашей Солнечной системе.
«Это была сумасшедшая идея», — признается Чжан, чей прогноз, сделанный еще в 2017 году после облета Плутона космическим кораблем «Новые горизонты», теперь подтвержден наблюдениями JWST.
Ученые ожидали, что частицы дымки будут излучать в среднем инфракрасном диапазоне, и с запуском телескопа в 2021 году появилось техническое средство для проверки этой гипотезы.
Чжан отмечает: «Мы были действительно горды, потому что это подтвердило наш прогноз. В планетарной науке так быстро не принято утверждать гипотезы — всего за несколько лет. Мы счастливы и взволнованы».
Экзотические атмосферные и геологические процессы
Пролет «Новых горизонтов» в 2015 году показал сложный и активный мир с сезонными циклами перераспределения льда и химически богатой атмосферой, включающей летучие соединения N₂, CH₄ и CO. Плутоний туман формируется фотохимическими процессами, подобными тем, что происходят на спутнике Сатурна Титане.
Главный спутник Плутона — Харон — не имеет атмосферы, его поверхность покрыта водяным льдом с соединениями на основе аммиака. Темные красноватые полярные области Харона, по мнению ученых, образованы молекулами метана, которые покидают атмосферу Плутона и захватываются гравитацией Харона, подвергаясь химическому превращению.
Инновационные наблюдения JWST
С помощью прибора MIRI телескопа «Джеймс Уэбба» впервые удалось получить высококачественные данные теплового излучения Плутона и Харона в среднем инфракрасном диапазоне (4,9–27 мкм). Измерения кривых блеска на длинах волн 18, 21 и 25 мкм позволили определить тепловую инерцию, излучаемость и температуру различных областей на поверхности обоих тел, что объясняет глобальное распределение льда и движение молекул в систему Плутон-Харон.
Новые спектры выявили неожиданное химическое разнообразие и позволили значительно уточнить модели атмосферных процессов. Одно из ключевых подтверждений — предсказанная Чжаном и его бывшим аспирантом Линфэном Ваном амплитуда вращательной кривой блеска Харона — полностью совпала с наблюдаемыми данными.
Почему это важно?
«Плутон занимает уникальное место в диапазоне поведения планетарных атмосфер. Это расширяет наше понимание, как дымка ведет себя в таких условиях», — отмечает Чжан.
Кроме того, это исследование имеет важное значение для изучения истории Земли. До появления кислорода в атмосфере около 2,4 миллиарда лет назад, на Земле преобладал азот и углеводородная химия, подобная химии Плутона. Таким образом, анализ Плутона помогает получить новое понимание условий, при которых зародилась жизнь на Земле.
Астрономы обнаружили одну из крупнейших малых планет за орбитой Плутона
У крошечной звезды нашли планету-гигант, которая не должна существовать