Zemlja in Pluton nimata veliko skupnega. Zemlja je živahen, živ svet, medtem ko je Pluton hladen, oddaljen in brez življenja. Toda ena stvar, ki jima je skupna, je dušik. Zemljina atmosfera je približno 78 % dušika in Plutonova primarna atmosferska sestavina je tudi dušik, čeprav natančen odstotek ni jasen.
Na Plutonu, kjer je površinska temperatura približno 42 Kelvinov (-231 Celzija), je večina tega dušika zamrznjena. Nova študija pravi, da Plutonov zamrznjen dušik poganja vetrove planeta in oblikuje njegove značilne površine.
Pred Nasinim Nova obzorja vesoljsko plovilo, ki je prispelo na Pluton, nismo vedeli veliko o planetu ali njegovih površinskih značilnostih. Ko je vesoljsko plovilo prispelo julija 2015, smo bili vsi presenečeni, ko smo ugotovili, da je Pluton veliko bolj aktivno mesto, kot smo mislili. To je tudi, ko smo prvič videli Tombaugh Regio, veliko, svetlo obarvano regijo na površini planeta.
Ekipa New Horizons je Plutonov element v obliki srca neuradno poimenovala 'Tombaugh Regio' v čast astronoma Clyda Tombaugha, ki je odkril pritlikavi planet. Svetlo območje zahodnega režnja Plutonovega 'srca' se neuradno imenuje Sputnik Planum. Zgoraj levo: Plutonova površina ima izjemen nabor zemeljskih oblik, ki imajo svoje posebne barve in pripovedujejo zapleteno geološko in klimatološko zgodbo. Zasluge: dovoljenje NASA / JHUAPL / SwRI
Tombaugh Regio je za človeške oči zelo čuden kraj. Ima dva velika režnja, zaradi katerih je videti kot srce, astronomi pa ga včasih imenujejo 'Srce Plutona'. Zahodni reženj se imenuje Sputnik Planitia , in ima 6200 metrov visoke gore (Tenzing Montes, prej Norgay Montes), narejene iz vodnega ledu, in obsežno ravnino, prekrito z dušikovim ledom.
Ta označena slika južne regije Sputnik Planitia ponazarja njeno kompleksnost, vključno s poligonalnimi oblikami Plutonovih ledenih ravnic, njegovimi dvema gorskima verigama in regijo, kjer se zdi, da so starodavni teren z močno kraterji preplavile veliko novejše ledene usedline. Velik krater, poudarjen na sliki, je širok približno 50 kilometrov, kar je približno velikosti večjega območja Washingtona, DC. Zasluge: NASA/JHUAPL/SwRI
Nov dokument pravi, da ogromno nahajališče dušika v Sputnik Planitia poganja Plutonove vetrove in oblikuje površino planeta. Članek ima naslov » Plutonovo utripajoče srce uravnava atmosfersko cirkulacijo: rezultat visoke ločljivosti in večletnih numeričnih simulacij podnebja .” Objavljeno je v Journal of Geophysical Research. Glavni avtor je Tanguy Bertrand, astrofizik in planetarni znanstvenik v Nasinem raziskovalnem centru Ames.
'Pluton ima za vsakogar nekaj skrivnosti.'
Tanguy Bertrand, glavni avtor, raziskovalni center Ames
Večina Plutonove tanke atmosfere je dušik, poleg tega pa so tudi majhne količine ogljikovega dioksida in metana. Ogromna količina zamrznjenega dušika se nahaja v Sputnik Planitia in podnevi se temperatura dvigne dovolj, da ga sublimira in spremeni v hlape. Ponoči se proces obrne in dušik ponovno zmrzne in pade na površje. Vsakič, ko se cikel ponovi, deluje kot črpalka ali 'srčni utrip', ki črpa vetrove dušika po planetu.
Ta veter teče v nasprotni smeri vrtenja planeta in je lahko odgovoren za nenavadne značilnosti površine na planetu. Ko tanek veter, bogat z dušikom, piha vzdolž površja, prenaša toploto, zrna ledu in delce meglice, da ustvari temne vetrovne proge in ravnine po severnih in severozahodnih regijah.
'To poudarja dejstvo, da lahko Plutonova atmosfera in vetrovi - tudi če je gostota atmosfere zelo nizka - vplivajo na površino,' je dejal Tanguy Bertrand, astrofizik in planetarni znanstvenik iz Nasinega raziskovalnega centra Ames v Kaliforniji in glavni avtor študije.
Hi Res mozaik 'Tombaugh Regio' prikazuje območje v obliki srca na Plutonu in se osredotoča na ledene gorske verige 'Norgay Montes' in ledene ravnice 'Sputnik Planum'. Novi mozaik združuje posnetke najvišje ločljivosti, ki jih je posnel NASA-in posnetek New Horizons LORRI med zgodovinskim preletom najbližjega približevanja 14. julija 2015, ogrnjenega nad širšim pogledom na Tombaugh Regio z nižjo ločljivostjo. Vložek na levi prikazuje možne proge vetra. Vložek na desni prikazuje globalni pogled na Pluton z lokacijo velikega območja v obliki srca v kontekstu. Označeno z imeni krajev. Zasluge: NASA/JHUAPL/SWRI/ Marco Di Lorenzo/Ken Kremer/kenkremer.com
Območje Sputnik Planitia ali levi reženj Plutonovega srca je nižje od preostalega planeta in vsebuje večino dušika. Sputnik Planitia je 1000 kilometrov dolga (620 milj) ledena plošča, ki se nahaja v 3 kilometre (1,9 milje) globoki kotlini. Desni reženj je večinoma visokogorje in dušikovi ledeniki.
Ogromne dušikove ledene ravnine Plutona, ki se neuradno imenujejo Sputnik Planum - zahodna polovica Plutonovega 'srca'. Zasluge za sliko: NASA/JHUAPL/SwRI
'Pred New Horizons so vsi mislili, da bo Pluton netball - popolnoma ravna, skoraj brez raznolikosti,' je dejal Bertrand v izjava za javnost . »Ampak je popolnoma drugače. Ima veliko različnih pokrajin in poskušamo razumeti, kaj se tam dogaja.'
Opisati Plutonovo atmosfero kot tanko je premalo. Je približno 100.000-krat tanjša od Zemljine. Kako torej veter v tako tankem ozračju oblikuje pokrajino?
Bertrandova ekipa je vzela podatke iz preleta Plutona New Horizons in nato zgradila model vremenske napovedi za simulacijo dušikovih vetrov.
Ekipa je ugotovila, da vetrovi nad 4 km (2,5 milje) pihajo proti zahodu, kar je v nasprotni smeri od Plutonovega vrtenja. Ko zamrznjeni dušik v Tombaugh Regio na severu sublimira v paro, nato pa na jugu spet postane led, to gibanje sproži zahodne vetrove. Ta situacija je verjetno edinstvena v našem Osončju, z izjemo Tritona, Neptunove lune.
Raziskovalci so odkrili tudi drug vetrni tok. Ta je močan, hitro premikajoč se veter blizu površja. Piha ob zahodnem robu porečja Sputnik Planitia. Na Zemlji so podobni vzorci vetra, ki sledijo obrisom pokrajine.
Le 15 minut po svojem najbližjem približevanju Plutonu 14. julija 2015 se je Nasino vesoljsko plovilo New Horizons ozrlo nazaj proti soncu in ujelo skoraj sončni pogled na razgibane, ledene gore in ravne ledene ravnice, ki segajo do Plutonovega obzorja. Gladko prostranstvo neformalno imenovanega Sputnik Planum (desno) obkrožajo na zahodu (levo) razgibane gore, visoke do 3500 metrov, vključno z neformalno imenovanim Norgay Montes v ospredju in Hillary Montes na obzorju. Zasluge slike: NASA/Laboratorij za uporabno fiziko univerze Johns Hopkins/Jugozahodni raziskovalni inštitut. Javna domena
V skladu s študijo veter poganja dušikova para, ki se kondenzira nazaj v led. Visoke pečine Sputnik Planitia ujamejo hladen zrak v kotlini. Ko tam kroži, postane močnejši.
Če Plutonov dušikov srčni utrip poganja te vetrove, bi lahko pojasnili vetrovne proge in temne ravnice zahodno od Sputnik Planitia. Če vetrovi prinesejo dovolj toplote, da segrejejo površino, bi to lahko povzročilo proge in ravnine. Lahko pa odloži delce meglice, ki lahko potemnijo in razjedo led. In če bi veter pihal v nasprotni smeri - kar pomeni v isti smeri kot Plutonov vrtenje - bi bile pokrajine lahko zelo različne.
Digitalni model višine (DEM) Sputnik Planitia. Zasluge za sliko: Bertrand et al 2020
Preprost geološki zemljevid, ki prikazuje svetle ledene ravnice N2 (rdeče), temne ledene ravnice N2 (modro), gore in hribe, ki obdajajo zahodni rob Sputnik Planitia (zeleno) in svetle razrezane višavje vzhodnega Tombaugh Regio (modra). Rumena črta označuje neprekinjeno mejo med svetlimi in temnimi ravnicami, pa tudi severno mejo svetlih jamskih planin. Črna škatla označuje lokacijo elementov v Sputnik Planitia, razloženih kot vetrovne proge, kot je v vložku prikazano v vijolično barvo. Modra škatla in bele puščice označujejo lokacijo temnih korit, morda napolnjenih s temnimi materiali. Zasluge za sliko: Bertrand et al 2020
Zemljevid dnevnih povprečnih horizontalnih vetrov v Sputnik Planitia, pridobljen z globalnim podnebnim modelom raziskovalcev za julij 2015 na 1000 m nad površjem. Rumena črta posnema svetlo/temno mejo na zgornji geološki karti. Zasluge za sliko: Bertrand et al 2020.
'Sputnik Planitia je lahko tako pomembna za podnebje Plutona, kot je ocean za zemeljsko podnebje,' je dejal Bertrand. 'Če odstranite Sputnik Planitia - če odstranite srce Plutona - ne boste imeli enake cirkulacije,' je dodal.
Najbolj znana lastnost Plutona je verjetno razgiban teren . Rezilasti teren so polja nebotičnikov velikih, nazobčanih zemeljskih oblik, narejenih predvsem iz metanskega ledu. Najdemo jih na velikih nadmorskih višinah blizu ekvatorja. Ali so lahko artefakt Plutonovega utripajočega dušikovega srca?
Plutonov teren z rezili, viden iz New Horizons med preletom julija 2015. Zasluge: NASA/JHUAPL/SwRI
Raziskovalci v svojem prispevku pravijo, da bi lahko v obdobjih ekvatorialnega kopičenja ledu CH4 (metana) retro-rotacija in vbrizgavanje hladnega zraka, bogatega z N2 iz Sputnik Planitia, prenašala in potiskala plinasti CH4 proti zahodu, tako da bi to prispevalo k kopičenje ledu CH4 na najbolj zahodnih zemljepisnih dolžinah (to je vzhodno od Sputnik Planitia), kar vodi do nastanka tamkajšnjega Bladed Terrain.
Pravijo tudi, da '... grebeni ('rezila') usedlin Bladed Terrain prikazujejo prevladujočo orientacijo S-S, ki bi lahko delno izvirala tudi iz tega posebnega režima atmosferskega kroženja.'
Zaenkrat se zdi negotovo, ali bi lahko ti dušikovi vetrovi povzročili razgiban teren. Toda ekipa namerava poskusiti izvedeti. 'V prihodnosti nameravamo nadalje raziskati te ideje in raziskati procese, ki vodijo do teh vzdolžnih asimetrij in nenavadnih geoloških formacij, z uporabo dolgoročnih simulacij GCM z visoko ločljivostjo.'
V svojem zaključku avtorji pravijo: 'Naše delo potrjuje, da je kljub zamrznjeni površini in šibki atmosferi Plutonovo podnebje izjemno aktivno.' Veliko bolj aktiven, kot je verjetno kdo mislil.
New Horizons ni mogel priti v orbito okoli Plutona. To je težko narediti in to nikoli ni bilo njegovo poslanstvo. NASA razmišlja o a orbiter Pluton v prihodnosti, medtem pa smo vse, kar smo izvedeli o ledenem pritlikavem planetu, izvedeli iz enega samega preleta. Kljub temu smo se naučili dovolj, da smo bili zaintrigirani in da bi želeli izvedeti več o tem fascinantnem, skrivnostnem svetu.
'Pluton ima za vsakogar nekaj skrivnosti,' je dejal Bertrand.
Več:
- Izjava za javnost: PLUTONOVO LEDENO SRCE PIHA VETROV
- Raziskovalna naloga: Plutonovo utripajoče srce uravnava cirkulacijo atmosfere 2: rezultat visoke ločljivosti in 3 večletnih numeričnih simulacij podnebja
- Vesolje danes: NASA zdaj razmišlja o misiji orbiterja Plutona