ينهار الغلاف الجوي لبلوتو عندما ينجرف بعيدًا عن الشمس إلى حالة تجميد عميق

يبدو أن الغلاف الجوي لبلوتو يتجمد مع تحرك الكوكب القزم بعيدًا عن الشمس، وفقًا للملاحظات الدقيقة التي أجراها علماء فلك بلوتو أثناء رؤيته وهو يمر أمام النجوم في السماء.

بلوتو بارد بالفعل. تبلغ درجة حرارة سطحه حوالي -382 درجة فهرنهايت (-230 درجة مئوية)، في حين أن غلافه الجوي العلوي أكثر دفئًا قليلاً عند -333 درجة فهرنهايت (-203 درجة مئوية). عندما يبتعد بلوتو عن الشمس، سيصبح أكثر برودة وسيبدأ غلافه الجوي الغني بالنيتروجين في الانهيار والتجمد، ويتكثف مثل الصقيع على السطح المتجمد.

الآن، يعتقد فريق بقيادة أماندا سيكافوس من معهد علوم الكواكب في أريزونا أنهم شاهدوا بداية هذه العملية. “نحن في نقطة مثيرة للاهتمام بشكل خاص ل بلوتو“، قال Sickafoose في أ بيان. “يشير عملنا إلى أن الضغط الجوي بدأ في الانخفاض مؤخرًا.”

مدار بلوتو بيضاوي الشكل للغاية ومائل جدًا لمستوى مسير الشمس النظام الشمسي. في الواقع، كان مدار بلوتو غريب الأطوار لدرجة أنه لمدة عشر سنوات على جانبيه الحضيض الشمسي في عام 1989 (عندما كان بلوتو الأقرب إلى كوكبنا). الشمس)، وكان في الواقع أقرب إلى الشمس من نبتون كان.

ومع ذلك، منذ عام 1989، ظل بلوتو يبتعد عن الشمس في مداره الذي يبلغ طوله 248 عامًا – ولم نر حتى بلوتو يكمل نصف مداره حتى الآن منذ اكتشافه في عام 1930. وسيصل بلوتو إلى أبعد نقطة له من الشمس – والتي تسمى الأوج – في عام 2114 عندما سيكون حوالي 49 عامًا. الوحدات الفلكية (7.3 مليار كيلومتر/4.6 مليار ميل) بعيدة.

عندما ناسا آفاق جديدة عندما حلقت البعثة فوق بلوتو في يوليو 2015، قامت بقياس الضغط الجوي لبلوتو ليصل إلى 10 ميكروبار. وهذه كمية ضئيلة، أقل بملايين المرات من الضغط الجوي على الأرض، الناتجة عن الغلاف الجوي الرقيق لبلوتو والذي يحتوي أيضًا على ضباب مصنوع من جزيئات عضوية بما في ذلك الميثان وأول أكسيد الكربون.

مع تحليق نيوهورايزنز الآن بالقرب من بلوتو والتعمق فيه حزام كويبربدلاً من ذلك، يتعين على علماء الفلك الاعتماد على وسائل أبعد وأقل مباشرة لمراقبة الغلاف الجوي لبلوتو. من وجهة نظرنا على الأرضيُرى أحيانًا بلوتو وهو يمر أمام مسافة بعيدة نجمة. وهذا ما يسمى الاحتجاب النجمي. عندما يكون الجسم خاليًا من الهواء، مثل كويكب، يحجب (أو يخفي) نجمًا في الخلفية، حيث ينطفئ ضوء النجم في لحظة، قبل أن يظهر مرة أخرى فجأة. ومع ذلك، عندما يكون هناك غلاف جوي، فإن ضوء النجم لا ينطفئ دفعة واحدة عندما يحجبه بلوتو، ولكنه يتلاشى بشكل مطرد مع تشتيت الغلاف الجوي وكسر ضوء النجوم قبل أن يختفي النجم خلف الجسم الصلب للكوكب القزم.

بين عامي 2017 و2023، قام فريق سيكافوس بسبر الغلاف الجوي لبلوتو خلال عشر احتجابات لنجوم يتراوح سطوعها من حوالي 12 إلى 18، أي أقل بكثير من رؤية العين المجردة.

إن مراقبة الاحتجابات النجمية ليست دائمًا مسألة بسيطة. وهي غير مرئية من كل مكان على الأرض، ولكن فقط على طول مسارات ضيقة، وغالبًا ما تكون في مناطق يصعب الوصول إليها. إن المسارات، التي يبلغ عرضها بضعة كيلومترات فقط، هي في الواقع ظل بلوتو الساقط على الأرض. من خلال تباعد المراقبين عبر عرض المسار، من الممكن قياس مدى الغلاف الجوي لبلوتو (عادةً ما يجب أن يكون هناك أيضًا راصد سيئ الحظ خارج المسار مباشرةً للتأكد من أنه بالفعل حافة مسار الظل).

“أنا مندهش دائمًا كيف أن التقنية البسيطة المتمثلة في مشاهدة ضوء النجوم يخفت ثم يعود للظهور تسمح لنا بدراسة الغلاف الجوي الرقيق – بضعة أجزاء من المليون من الغلاف الجوي للأرض – في عالم يبلغ حجمه ثلثي حجم كوكبنا. القمر وقال سيكافيوس: “أبعد عن الشمس بـ 30 مرة”.

ومن بين حالات الاحتجاب العشرة، يمكن رؤية أربعة من مراصد في مواقع متعددة، مما يعني أن المراصد المختلفة يمكنها تأكيد نتائج بعضها البعض.

وقال سيكافوس: “نحن نفضل في كثير من الأحيان مراقبة الاحتجابات المتوقعة التي لها مسارات ظل فوق المراصد الكبيرة لأن هذه المعدات والبيانات أثبتت نجاحها”. “ثم نحاول تحسين مجموعات البيانات هذه من خلال التعاون مع المراقبين المحليين في مسارات الظل.”

وقد اقترح العمل السابق أن الغلاف الجوي لبلوتو بدأ التجميد في عام 2018لكن فريق سيكافوس وجد أن الغلاف الجوي لبلوتو ظل ثابتًا في الواقع من عام 2015 إلى منتصف عام 2021. ومع ذلك، بين منتصف عام 2021 وآخر احتجاب لاحظه فريق سيكافوس في عام 2023، انخفض الضغط الجوي لبلوتو بنسبة 16%.

تم استنتاج انخفاض الضغط من منحنيات الضوء، والتي توضح كيف تغير سطوع النجم مع مرور الوقت أثناء الاحتجاب. كشفت منحنيات الضوء أنه بينما ظل هيكل الغلاف الجوي العلوي لبلوتو ثابتًا، تغير الغلاف الجوي السفلي.

يفسر فريق Sickafoose ذلك على أنه جزيئات الضباب تستقر باتجاه خطوط العرض المنخفضة. وهذا ما يتوقع حدوثه عندما ينخفض ​​الضغط الجوي.

وقال سيكافوس: “آمل أن نتمكن من الحصول على المزيد من البيانات في السنوات أو العقود المقبلة لتأكيد أو دحض هذا الاتجاه على وجه التحديد”.

يُعتقد أن الغلاف الجوي لبلوتو لن يتجمد تمامًا على سطح الكوكب القزم بحلول الوقت الذي يصل فيه إلى الأوج، وبعد ذلك عندما يبدأ بلوتو في التحرك نحو الشمس مرة أخرى، ستبدأ التدفئة الشمسية الضعيفة التي يتلقاها بلوتو في الزيادة ببطء، مما يتسبب في تصاعد صقيع النيتروجين من السطح وتكثيف الغلاف الجوي مرة أخرى.

ونشرت النتائج في 31 يوليو في مجلة علوم الكواكب.