Используя Очень Большой Телескоп Южной Европейской обсерватории (Very
Large Telescope), астрономы получили новые ценные ключи к пониманию
атмосферы карликовой планеты Плутон. Ученые нашли необычно большое
количество метана в атмосфере, а также обнаружили, что атмосфера теплее
поверхности на 40°, хотя это составляет всего лишь морозные -180°С.
"При
наличии большого количества метана в атмосфере, становится ясно, почему
атмосфера Плутона является такой тёплой", - сказал Эммануэль Лелуш
(Emmanuel Lellouch), главный автор статьи, в которой были представлены
эти результаты.
Плутон, размеры которого в пять раз меньше
размеров Земли, состоит в основном из скальных пород и льда. Поскольку
в среднем он находится в 40 раз дальше от Солнца, чем Земля, это очень
холодный мир с температурой поверхности около -220°С.
С 1980-х
известно, что Плутон обладает разреженной атмосферой [1], которая
состоит из тонкого, в основном азотного слоя, со следами метана и,
вероятно, монооксида углерода. По мере того, как Плутон удаляется от
Солнца в течении 248-летнего периода обращения, его атмосфера
постепенно вымерзает и выпадает на поверхность. В промежутки времени,
когда Плутон находится вблизи Солнца, как сейчас, температура его
поверхности возрастает, в результате льды сублимируют, превращаясь в
газы.
До недавнего времени лишь верхняя атмосфера Плутона была
доступна для изучения. Наблюдая покрытие звезд (ESO 21/02), явление,
которое происходит, когда тело Солнечной системы закрывает свет от
фоновой звезды, астрономы смогли показать, что верхняя атмосфера
Плутона на 50° теплее, чем поверхность, и составляет -170°С. Эти
наблюдения не могли пролить свет на температуру и давление атмосферы
вблизи поверхности Плутона. Однако новые уникальные наблюдения
проведенные при помощи Криогенного Инфракрасного Эшелле-спектрографа
(CRyogenic InfraRed Echelle Spectrograph - CRIRES), присоединенного к
Очень Большому Телескопу Южной Европейской Обсерватории, позволили
обнаружить, что не только верхняя, но и вся атмосфера в целом, имеет
среднюю температуру -180°С, и таким образом, действительно, "намного
теплее" поверхности.
Таким образом, в противоположность
атмосфере Земли [2], бОльшая часть, если не вся атмосфера Плутона,
находится в состоянии температурной инверсии: чем выше температура, тем
выше в атмосфере вы находитесь. Градиент составляет от 3 до 15 градусов
на километр. На Земле, при нормальных условиях, температура атмосферы
снижается примерно на 6 градусов на километр.
"Захватывающе
думать, что при помощи CRIRES мы в состоянии точно измерить следовые
количества газов в атмосфере, в 100 000 раз более разреженной, чем
земная, на объекте, в пять раз меньшем нашей планеты, расположенном на
краю Солнечной системы", - сказал соавтор Ганс-Ульрих Койфл
(Hans-Ulrich Käufl). - "Комбинация CRIRES и VLT почти что соответствует
наличию современного спутника для исследований атмосферы на орбите
вокруг Плутона."
Причина, по которой поверхность Плутона такая
холодная, связана с существованием атмосферы Плутона и вызвана
сублимацией льда с поверхности; почти так же, как пот охлаждает тело,
испаряясь с поверхности кожи, эта сублимация оказывает охлаждающее
влияние на поверхность Плутона. В этом отношении Плутон имеет нечто
общее с кометами, кома и хвосты которых возникают из сублимирующего
льда при приближении к Солнцу.
Данные CRIRES также показывают,
что метан является вторым по содержанию газом в атмосфере Плутона,
составляя полпроцента ее молекул. "Мы смогли показать, что это
количество метана играет ключевую роль в процессе нагревания атмосферы
и может объяснить ее повышенную температуру", - сказал Лелуш.
Свойства
атмосферы Плутона можно объяснить при помощи двух различных моделей. В
первой астрономы предполагают, что поверхность Плутона покрыта тонким
слоем метана, который замедляет сублимацию азотного инея. Вторая модель
предполагает существование участков чистого метана на поверхности.
"Для
выбора между двумя моделями требуется дальнейшее изучение Плутона,
который удаляется от Солнца", - сказал Лелуш. - "И, конечно же,
космический аппарат НАСА New Horizons даст нам больше данных, когда
достигнет карликовой планеты в 2015 году."
The lower atmosphere of Pluto revealedhttp://xray.sai.msu.ru/~polar/sci_rev/204.html#arxiv/0901.4882
