eso0908 – Science Release
2. marts 2009
Med ESO’s Very Large Telescope har astronomer fået værdifuldt nyt indblik i dværgplaneten Plutos atmosfære. Forskerne har fundet uventet store mængder metan i atmosfæren og har også opdaget, at atmosfæren er omkring 40 grader varmere end overfladen, selv om den stadig kun når op på en iskold minus 180 grader celsius. Disse egenskaber ved Plutos atmosfære kan skyldes tilstedeværelsen af rene metanpletter eller et metanrigt lag, der dækker dværgplanetens overflade.
“Med masser af metan i atmosfæren bliver det klart, hvorfor Plutos atmosfære er så varm,” siger Emmanuel Lellouch, hovedforfatter til den artikel, der rapporterer om resultaterne.
Pluto, der er omkring en femtedel så stor som Jorden, består primært af sten og is. Da den er omkring 40 gange længere væk fra solen end Jorden i gennemsnit, er det en meget kold verden med en overfladetemperatur på omkring minus 220 grader Celsius!
Det har været kendt siden 1980’erne, at Pluto også har en tynd atmosfære , som består af en tynd kappe af hovedsagelig kvælstof med spor af metan og sandsynligvis kulmonoxid. Efterhånden som Pluto bevæger sig væk fra solen i løbet af sin 248 år lange bane, fryser dens atmosfære gradvist og falder til jorden. I perioder, hvor den er tættere på Solen – som den er nu – stiger temperaturen på Plutos faste overflade, hvilket får isen til at sublimere til gas.
Indtil for nylig kunne man kun studere de øverste dele af Plutos atmosfære. Ved at observere stjerneobservationer, et fænomen, der opstår, når et legeme i solsystemet blokerer lyset fra en baggrundsstjerne, kunne astronomer påvise, at Plutos øvre atmosfære var omkring 50 grader varmere end overfladen, eller minus 170 grader Celsius. Disse observationer kunne ikke kaste lys over den atmosfæriske temperatur og det atmosfæriske tryk nær Plutos overflade. Men unikke, nye observationer foretaget med CRyogenic InfraRed Echelle Spectrograph (CRIRES), der er fastgjort til ESO’s Very Large Telescope, har nu afsløret, at atmosfæren som helhed, og ikke kun den øvre atmosfære, har en gennemsnitstemperatur på minus 180 grader Celsius, og at den altså faktisk er “meget varmere” end overfladen.
I modsætning til Jordens atmosfære er det meste, hvis ikke hele Plutos atmosfære således underlagt en temperaturinversion: Temperaturen er højere, jo højere oppe i atmosfæren, man kigger. Ændringen er på ca. 3 til 15 grader pr. kilometer. På Jorden falder temperaturen under normale omstændigheder gennem atmosfæren med ca. 6 grader pr. kilometer.
“Det er fascinerende at tænke på, at vi med CRIRES er i stand til præcist at måle spor af en gas i en atmosfære, der er 100 000 gange tyndere end Jordens, på et objekt, der er fem gange mindre end vores planet og ligger i udkanten af solsystemet”, siger medforfatter Hans-Ulrich Käufl. “Kombinationen af CRIRES og VLT er næsten som at have en avanceret atmosfæreforskningssatellit i kredsløb om Pluto.”
Grunden til, at Plutos overflade er så kold, hænger sammen med eksistensen af Plutos atmosfære og skyldes sublimeringen af isen på overfladen; på samme måde som sved køler kroppen, når den fordamper fra hudens overflade, har denne sublimering en kølende effekt på Plutos overflade. I denne henseende deler Pluto nogle egenskaber med kometer, hvis koma og haler opstår ved sublimering af is, når de nærmer sig solen.
CRIRES-observationerne viser også, at metan er den næsthyppigste gas i Plutos atmosfære og udgør en halv procent af molekylerne. “Vi kunne vise, at disse mængder metan spiller en afgørende rolle i opvarmningsprocesserne i atmosfæren og kan forklare den forhøjede atmosfæriske temperatur,” siger Lellouch.
To forskellige modeller kan forklare egenskaberne i Plutos atmosfære. I den første antager astronomerne, at Plutos overflade er dækket af et tyndt lag metan, som vil hæmme sublimeringen af kvælstoffrost. Det andet scenarie påberåber sig eksistensen af rene metanpletter på overfladen.
“At skelne mellem de to vil kræve yderligere undersøgelser af Pluto, efterhånden som den bevæger sig væk fra Solen,” siger Lellouch. “Og selvfølgelig vil NASA’s rumsonde New Horizons også give os flere spor, når den når dværgplaneten i 2015.”
Notes
Det atmosfæriske tryk på Pluto er kun omkring en hundredtusindedel af det på Jorden, eller ca. 0.015 millibar.
Normalt er luften nær Jordens overflade varmere end luften over den, hovedsagelig fordi atmosfæren opvarmes nedefra, når solstråling opvarmer Jordens overflade, som igen opvarmer det lag af atmosfæren, der er direkte over den. Under visse omstændigheder er denne situation omvendt, således at luften er koldere nær jordens overflade. Meteorologer kalder dette et inversionslag, og det kan forårsage smogopbygning.
Mere information
E. Lellouch et al. 2009, A&A, in press, Pluto’s lower atmosphere structure and methane abundance from high-resolution spectroscopy and stellar occultations.
Holdet består af E. Lellouch, B. Sicardy, og C. de Bergh (Observatoire de Paris, Frankrig), H.-U. Käufl (ESO), S. Kassi og A. Campargue (Université Joseph Fourier, Frankrig).
Kontakter
Emmanuel Lellouch
Observatoire de Paris
Paris, Frankrig
Tel: +33 1 450 77 672
Email: +33 1 450 77 672
Email: [email protected]
Hans-Ulrich Käufl
ESO
Garching, Tyskland
Tel: +33 1 450 77 672 I92
Celler: +49 160 6365135
Email: [email protected]
Henri Boffin
ESO
Garching, Tyskland
Tel: +49 89 3200 6222 I92
Email: +49 89 3200 6222 I92
Email: [email protected]
Valentina Rodriguez
ESO
Chile
Tel: +56 2 463 3123
Email: [email protected]
Før kontakt med ESO på de sociale medier