eso0908 – Science Release
2 március 2009
A csillagászok az ESO nagyon nagy távcsövének segítségével értékes új ismereteket szereztek a Plútó törpebolygó légköréről. A tudósok váratlanul nagy mennyiségű metánt találtak a légkörben, és azt is felfedezték, hogy a légkör mintegy 40 fokkal melegebb, mint a felszín, bár még így is csak a fagyos mínusz 180 Celsius-fokot éri el. A Plútó légkörének ezen tulajdonságai a tiszta metánfoltok jelenlétének vagy a törpebolygó felszínét borító, metánban gazdag rétegnek köszönhetők.
“A sok metán a légkörben egyértelművé teszi, miért olyan meleg a Plútó légköre” – mondja Emmanuel Lellouch, az eredményekről beszámoló tanulmány vezető szerzője.
A Föld méretének mintegy ötödét kitevő Plútó elsősorban kőzetből és jégből áll. Mivel átlagosan mintegy 40-szer messzebb van a Naptól, mint a Föld, nagyon hideg világ, felszíni hőmérséklete körülbelül mínusz 220 Celsius-fok!
Az 1980-as évek óta ismert, hogy a Plútónak vékony légköre is van , amely egy vékony, főként nitrogénből álló burokból áll, nyomokban metánnal és valószínűleg szén-monoxiddal. Ahogy a Plútó 248 éves pályája során távolodik a Naptól, légköre fokozatosan megfagy és a földre esik. Azokban az időszakokban, amikor közelebb van a Naphoz – mint most is -, a Plútó szilárd felszínének hőmérséklete megnő, és a jég gázzá szublimálódik.
A közelmúltig a Plútó légkörének csak a felső részeit lehetett tanulmányozni. Csillagfedések megfigyelésével – ez a jelenség akkor következik be, amikor egy Naprendszerbeli égitest elzárja egy háttércsillag fényét – a csillagászok be tudták bizonyítani, hogy a Plútó felső légköre mintegy 50 fokkal melegebb, mint a felszíne, vagyis mínusz 170 Celsius-fok. Ezek a megfigyelések nem tudtak fényt deríteni a Plútó felszínéhez közeli légköri hőmérsékletre és nyomásra. Az ESO Nagyon Nagy Távcsövéhez csatlakoztatott CRyogenic InfraRed Echelle Spectrograph (CRIRES) segítségével végzett egyedülálló, új megfigyelések azonban most kimutatták, hogy a légkör egésze, nem csak a felső légkör, átlagosan mínusz 180 Celsius-fokos, tehát valóban “sokkal forróbb”, mint a felszín.
A Föld légkörével ellentétben , a Plútó légkörének nagy része, ha nem az egész légkörében tehát hőmérséklet-inverzió zajlik: a hőmérséklet annál magasabb, minél magasabbra nézünk a légkörben. A változás kb. 3-15 fok kilométerenként. A Földön normális körülmények között a hőmérséklet a légkörön keresztül kilométerenként körülbelül 6 fokkal csökken.
“Lenyűgöző, hogy a CRIRES-szel pontosan meg tudjuk mérni egy gáz nyomait egy, a Földénél 100 000-szer vékonyabb légkörben, egy bolygónknál ötször kisebb, a Naprendszer peremén található objektumon” – mondja Hans-Ulrich Käufl társszerző. “A CRIRES és a VLT kombinációja szinte olyan, mintha egy fejlett légkörkutató műhold keringne a Plútó körül.”
A Plútó felszínének hidegsége a Plútó légkörének létezésével függ össze, és a felszíni jég szublimációjának köszönhető; hasonlóan ahhoz, ahogy az izzadság hűti a testet, ahogy a bőrfelületről elpárolog, ez a szublimáció a Plútó felszínén is hűsítő hatású. Ebben a tekintetben a Plútónak vannak közös tulajdonságai az üstökösökkel, amelyek kómája és csóvája a Naphoz közeledve szublimáló jégből keletkezik.
A CRIRES megfigyelései azt is jelzik, hogy a metán a második leggyakoribb gáz a Plútó légkörében, a molekulák fél százalékát teszi ki. “Sikerült megmutatnunk, hogy ez a metánmennyiség döntő szerepet játszik a légkörben zajló fűtési folyamatokban, és magyarázatot adhat a légkör megemelkedett hőmérsékletére” – mondja Lellouch.
Két különböző modell magyarázza a Plútó légkörének tulajdonságait. Az elsőben a csillagászok feltételezik, hogy a Plútó felszínét vékony metánréteg borítja, ami gátolja a nitrogénfagy szublimációját. A második forgatókönyv tiszta metánfoltok létezésére hivatkozik a felszínen.
“A kettő közötti különbségtételhez a Plútó további tanulmányozására lesz szükség, ahogy távolodik a Naptól” – mondja Lellouch. “És természetesen a NASA New Horizons űrszondája is további támpontokkal fog szolgálni, amikor 2015-ben eléri a törpebolygót.”
Jegyzetek
A Plútón a légköri nyomás a földinek csak mintegy százezredrésze, azaz 0. A légköri nyomás a Plútón a földi nyomásnak csak mintegy százezredrésze.015 millibar.
Általában a Föld felszínéhez közeli levegő melegebb, mint a felette lévő, nagyrészt azért, mert a légkör alulról melegszik, mivel a napsugárzás felmelegíti a Föld felszínét, ami viszont felmelegíti a légkör közvetlenül felette lévő rétegét. Bizonyos körülmények között ez a helyzet megfordul, így a Föld felszíne közelében a levegő hidegebb. A meteorológusok ezt inverziós rétegnek nevezik, és ez szmogképződést okozhat.
Bővebb információ
E. Lellouch et al. 2009, A&A, in press, Pluto’s lower atmosphere structure and methane abundance from high-resolution spectroscopy and stellar occultations.
A csapat tagjai: E. Lellouch, B. Sicardy, and C. de Bergh (Observatoire de Paris, France), H.-U. Käufl (ESO), S. Kassi és A. Campargue (Université Joseph Fourier, Franciaország).
Kapcsolatok
Emmanuel Lellouch
Observatoire de Paris
Párizs, Franciaország
Tel: +33 1 450 77 672
Email: [email protected]
Hans-Ulrich Käufl
ESO
Garching, Németország
Tel: [email protected]
Henri Boffin
ESO
Garching, Németország
Tel: [email protected]
Valentina Rodriguez
ESO
Chile
Tel: +56 2 463 3123
Email: [email protected]
Connect with ESO on social media
.