eso0908 – Science Release
2 marzo 2009
Utilizzando il Very Large Telescope dell’ESO, gli astronomi hanno ottenuto nuove preziose informazioni sull’atmosfera del pianeta nano Plutone. Gli scienziati hanno trovato inaspettatamente grandi quantità di metano nell’atmosfera, e hanno anche scoperto che l’atmosfera è più calda della superficie di circa 40 gradi, anche se raggiunge ancora solo un frigido meno 180 gradi Celsius. Queste proprietà dell’atmosfera di Plutone possono essere dovute alla presenza di chiazze di metano puro o di uno strato ricco di metano che copre la superficie del pianeta nano.
“Con molto metano nell’atmosfera, diventa chiaro perché l’atmosfera di Plutone è così calda”, dice Emmanuel Lellouch, autore principale del documento che riporta i risultati.
Plutone, che è circa un quinto della dimensione della Terra, è composto principalmente da roccia e ghiaccio. Poiché è circa 40 volte più lontano dal Sole rispetto alla Terra in media, è un mondo molto freddo con una temperatura superficiale di circa meno 220 gradi Celsius!
Si sa dagli anni ’80 che Plutone ha anche una tenue atmosfera, che consiste in un sottile involucro di azoto, con tracce di metano e probabilmente monossido di carbonio. Man mano che Plutone si allontana dal Sole, durante la sua orbita di 248 anni, la sua atmosfera si congela gradualmente e cade a terra. Nei periodi in cui è più vicino al Sole – come adesso – la temperatura della superficie solida di Plutone aumenta, facendo sublimare il ghiaccio in gas.
Fino a poco tempo fa, solo le parti superiori dell’atmosfera di Plutone potevano essere studiate. Osservando le occultazioni stellari, un fenomeno che si verifica quando un corpo del sistema solare blocca la luce di una stella di fondo, gli astronomi sono stati in grado di dimostrare che l’atmosfera superiore di Plutone era di circa 50 gradi più calda della superficie, o meno 170 gradi Celsius. Queste osservazioni non potevano far luce sulla temperatura e la pressione atmosferica vicino alla superficie di Plutone. Ma nuove osservazioni uniche, fatte con il CRyogenic InfraRed Echelle Spectrograph (CRIRES), collegato al Very Large Telescope dell’ESO, hanno ora rivelato che l’atmosfera nel suo complesso, non solo quella superiore, ha una temperatura media di meno 180 gradi Celsius, e quindi è davvero “molto più calda” della superficie.
In contrasto con l’atmosfera terrestre, la maggior parte, se non tutta, l’atmosfera di Plutone sta quindi subendo un’inversione di temperatura: la temperatura è più alta, più in alto nell’atmosfera si guarda. Il cambiamento è di circa 3 a 15 gradi per chilometro. Sulla Terra, in circostanze normali, la temperatura diminuisce attraverso l’atmosfera di circa 6 gradi per chilometro.
“È affascinante pensare che con CRIRES siamo in grado di misurare con precisione le tracce di un gas in un’atmosfera 100 000 volte più tenue di quella terrestre, su un oggetto cinque volte più piccolo del nostro pianeta e situato ai confini del sistema solare”, dice il co-autore Hans-Ulrich Käufl. “La combinazione di CRIRES e del VLT è quasi come avere un satellite di ricerca atmosferica avanzata in orbita attorno a Plutone”.
La ragione per cui la superficie di Plutone è così fredda è legata all’esistenza dell’atmosfera di Plutone ed è dovuta alla sublimazione del ghiaccio superficiale; proprio come il sudore raffredda il corpo quando evapora dalla superficie della pelle, questa sublimazione ha un effetto di raffreddamento sulla superficie di Plutone. In questo senso, Plutone condivide alcune proprietà con le comete, il cui coma e le code nascono dalla sublimazione del ghiaccio mentre si avvicinano al Sole.
Le osservazioni CRIRES indicano anche che il metano è il secondo gas più comune nell’atmosfera di Plutone, rappresentando la metà del percento delle molecole. “Siamo stati in grado di dimostrare che queste quantità di metano giocano un ruolo cruciale nei processi di riscaldamento dell’atmosfera e possono spiegare l’elevata temperatura atmosferica”, dice Lellouch.
Due diversi modelli possono spiegare le proprietà dell’atmosfera di Plutone. Nel primo, gli astronomi suppongono che la superficie di Plutone sia coperta da un sottile strato di metano, che inibisce la sublimazione della brina di azoto. Il secondo scenario invoca l’esistenza di chiazze di metano puro sulla superficie.
“Discriminare tra i due richiederà ulteriori studi di Plutone mentre si allontana dal Sole”, dice Lellouch. “E naturalmente, la sonda spaziale New Horizons della NASA ci fornirà altri indizi quando raggiungerà il pianeta nano nel 2015.”
Note
La pressione atmosferica su Plutone è solo circa un centomillesimo di quella della Terra, o circa 0. 015 millibar.015 millibar.
Di solito, l’aria vicino alla superficie della Terra è più calda di quella sopra di essa, in gran parte perché l’atmosfera è riscaldata dal basso quando la radiazione solare riscalda la superficie terrestre, che, a sua volta, riscalda lo strato di atmosfera direttamente sopra di essa. In certe condizioni, questa situazione si inverte in modo che l’aria sia più fredda vicino alla superficie della Terra. I meteorologi chiamano questo strato di inversione, e può causare l’accumulo di smog.
Più informazioni
E. Lellouch et al. 2009, A&A, in press, Pluto’s lower atmosphere structure and methane abundance from high-resolution spectroscopy and stellar occultations.
Il team è composto da E. Lellouch, B. Sicardy, e C. de Bergh (Observatoire de Paris, Francia), H.-U. Käufl (ESO), S. Kassi e A. Campargue (Université Joseph Fourier, Francia).
Contatti
Emmanuel Lellouch
Osservatorio di Parigi
Parigi, Francia
Tel: +33 1 450 77 672
Email: [email protected]
Hans-Ulrich Käufl
ESO
Garching, Germania
Tel: +33 1 450 77 672 I92
Cell: +49 160 6365135
Email: [email protected]
Henri Boffin
ESO
Garching, Germania
Tel: +49 89 3200 6222 I92
Email: [email protected]
Valentina Rodriguez
ESO
Cile
Tel: +56 2 463 3123
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