Атмосфера Плутона сжимается впервые за почти сто лет наблюдений

Команда ученых под руководством старшего научного сотрудника Planetary Science Institute Аманды Сикафуз провела многолетнее наблюдение за атмосферой Плутона. Исследователи обнаружили, что после 2021 года атмосферное давление на карликовой планете начало снижаться – вплоть до 16% к середине 2023 года. Это первое прямое указание на возможное начало «замерзания» атмосферы Плутона по мере его удаления от Солнца. Результаты работы опубликованы в журнале Planetary Science Journal.

Плутон медленно, но верно уходит в холодные и темные окраины Солнечной системы. Его эллиптический путь вокруг Солнца таков, что до 2114 года он будет только наращивать расстояние от нашей звезды, а затем развернется и начнет возвращаться. Этот отрезок пути особенно интересен для астрономов, потому что с момента открытия Плутона в 1930 году он еще ни разу не забирался так далеко.

И сейчас, когда солнечные лучи становятся все слабее, его атмосфера, состоящая в основном из азота, может постепенно вымерзать и оседать на поверхность в виде инея.

Наблюдать за атмосферой Плутона напрямую с Земли практически невозможно – даже в крупнейшие телескопы он виден лишь как едва заметная светящаяся точка. Космических аппаратов поблизости сейчас нет, поэтому астрономам приходится полагаться на удачу: время от времени Плутон оказывается точно на одной линии с какой-нибудь яркой звездой. Эти редкие моменты, когда карликовая планета проходит перед звездным диском, позволяют ученым «прочитать» состояние ее газовой оболочки по тому, как меняется свет далекой звезды.

Это явление называется покрытием, или оккультацией. В такие моменты тень Плутона падает на Землю, и если наблюдатель оказывается в нужной точке, он видит, как свет звезды сначала слегка тускнеет, проходя через разреженный газовый слой, а затем полностью пропадает, когда звезду закрывает само небесное тело.

Замеры во время таких покрытий – задача непростая. Теневые дорожки часто пролегают над океанами или малонаселенными районами, поэтому команда ученых тщательно планировала экспедиции и координировала работу с местными астрономами. С 2017 года они зафиксировали десять подобных событий, но только в четырех случаях удалось наблюдать одно и то же покрытие сразу из нескольких точек на планете. Это особенно ценно: когда телескопы разнесены на сотни километров, они смотрят на атмосферу Плутона под разными углами, и это позволяет получить более полную картину ее структуры.

Главный секрет наблюдений это вовсе не яркость самого Плутона, а яркость звезды, которую он закрывает. Тончайшая атмосфера карликовой планеты, плотность которой в миллионы раз ниже земной, постепенно преломляет свет, и его интенсивность плавно падает до того, как звезда исчезнет за горизонтом ледяного мира. Если же в воздухе есть мельчайшие частицы дымки, они дополнительно рассеивают свет, подобно тому, как туман рассеивает свет фар. А затем наступает полное затмение, и свет пропадает резко – в этот момент звезда уже скрыта за карликовой планетой. По тому, как быстро меняется блеск звезды, ученые могут судить о давлении и составе газовой оболочки.

Анализ данных за шесть лет показал удивительную картину. С момента пролета зонда «Новые Горизонты» в 2015 году и вплоть до первой половины 2021 года давление в атмосфере Плутона оставалось практически неизменным. Но затем, в период с середины 2021-го по июль 2023-го, оно внезапно упало на 16 процентов. При этом ученые учитывали, что атмосфера Плутона задымлена – как раз такой ее показал зонд во время сближения. Это важная деталь, потому что дымка ведет себя иначе, чем прозрачный газ, и ее наличие влияет на интерпретацию данных.

Пока что исследователи не могут точно сказать, является ли это падение началом долгого процесса «схлопывания» атмосферы или же временным колебанием. Физика происходящего тесно связана с тем, как ведут себя ледяные поверхности Плутона – например, с сублимацией и конденсацией азотного льда.

Сейчас планета удаляется от Солнца, тепла становится меньше, и газы должны постепенно вымораживаться, оседая на поверхность. Однако точных моделей этого процесса еще нет, и каждое новое покрытие, особенно в ближайшие годы, станет ценнейшим кирпичиком в понимании того, как именно живет и меняется эта далекая ледяная обитель.

Самый важный итог работы заключается в том, что астрономы впервые зафиксировали статистически значимое снижение атмосферного давления на Плутоне в его современную эпоху удаления от Солнца. Если тенденция подтвердится дальнейшими наблюдениями, это будет означать, что мы стали свидетелями начала реального атмосферного коллапса, процесса, который продлится десятилетия и завершится тем, что почти весь газ превратится в лед на поверхности.

Команда Аманды Сикафуз надеется в ближайшие годы провести новые замеры, чтобы окончательно убедиться, что падение давления не случайность, и тогда ученые получат уникальную возможность проследить, как целая атмосфера постепенно «засыпает» под влиянием холода.

Присоединяйтесь к нам в соцсетях