Атмосфера Плутона начала замерзать: ученые зафиксировали новый этап сезонного цикла

Плутон, несмотря на свои скромные размеры и удаленность от Солнца, сохраняет собственную атмосферу, состоящую в основном из азота. Давление в ней в тысячи раз меньше земного и измеряется в микробарах, однако эта тонкая газовая оболочка тесно связана с поверхностью: при нагревании азотный лед испаряется, а при охлаждении вновь оседает. Из-за вытянутой орбиты и сильного наклона оси вращения на Плутоне происходят сложные сезонные изменения.

После прохождения перигелия в 1989 году — ближайшей к Солнцу точки орбиты — астрономы ожидали, что атмосфера карликовой планеты начнет сокращаться. Однако вопреки прогнозам она продолжала уплотняться еще несколько десятилетий. И только теперь давление в ней начало снижаться, что указывает на переход к новой фазе сезонного цикла.

Как ученые заметили изменения

Авторы исследования, опубликованного в журнале The Planetary Science Journal, проанализировали данные десяти наблюдений за Плутоном, во время которых он проходил перед далекими звездами. В такие моменты атмосфера планеты изменяла свет звезд: газовая оболочка преломляла и поглощала часть излучения, создавая характерные изменения яркости. По форме световой кривой ученые определили давление, структуру, температуру атмосферы и наличие дымки.

Для наблюдений использовались данные телескопов, расположенных в разных точках Земли, причем четыре наблюдения были проведены одновременно с помощью нескольких инструментов. Это позволило точнее определить геометрию прохождения Плутона и снизить погрешности измерений. Новые данные затем сравнили с предыдущими наблюдениями, включая период после пролета аппарата New Horizons в 2015 году.

Результаты показали, что давление атмосферы Плутона оставалось почти неизменным с 2015 по 2021 год, после чего начало снижаться. В частности, при анализе прозрачной атмосферы давление на высоте около 1275 километров упало примерно на семь процентов. Модели, учитывающие атмосферную дымку, выявили еще более заметный спад — около 16 процентов на высоте 1215 километров.

Динамика нижних слоев

Особое внимание исследователи уделили нижним слоям атмосферы, где расположена сложная система дымки из углеводородных частиц. Они образуются под воздействием солнечного излучения на молекулы метана и других соединений, а затем постепенно опускаются вниз. Признаки изменения атмосферы обнаружились именно в нижних слоях, что может быть связано с оседанием частиц дымки на протяжении месяцев или нескольких лет.

Наблюдения также выявили отдельные резкие колебания яркости, которые ученые связали с атмосферными волнами. Это означает, что даже сильно разреженная оболочка Плутона остается динамичной и реагирует на сезонные изменения.

Несмотря на начало замерзания, говорить о скором исчезновении атмосферы Плутона нельзя. Модели показали, что запасы азотного льда в области Равнины Спутника (Sputnik Planitia) вместе с высокой теплоемкостью подповерхностных слоев могут поддерживать атмосферу еще долго.

Дальнейшие наблюдения помогут подтвердить выводы ученых. Если падение давления продолжится, это станет свидетельством перехода карликовой планеты в новую сезонную фазу. Так исследователи смогут больше узнать о Плутоне и других холодных мирах с тонкой атмосферой.