Estructura
de la atmósfera
Aprovechando
una ocultación con una estrella, el 19
de Julio de 1988, se tuvo una primera estimación de la estructura y temperatura de la
atmósfera de Plutón. Para ese entonces se llegó a determinar que la
atmósfera de Plutón era muy tenue y tenía una profundidad de 288
kilómetros. De manera similar, los análisis espectrales
determinaron que su composición
era de metano
y nitrógeno
El tránsito de la sonda espacial New Horizons por las vecindades de Plutón, han incrementado nuestro conocimiento de su atmósfera. La misma se encuentra compuesta de nitrógeno (N2), metano (CH4) y monóxido de carbono (CO).
Los astrónomos planetarios han determinado que la atmósfera de Plutón se expande a medida que se acerca al Sol debido a la sublimación del nitrógeno, metano y dióxido de carbono. Este efecto fue detectado en el planeta desde 1988 hasta 2016. Pero ahora, el planeta enano ha comenzado a alejarse, y ocurrirá el efecto contrario: la atmósfera se contraerá y se precipitará en forma de "nieve" a la superficie en espectaculares tormentas.
En el año 1989, Plutón se ubicó en su menor distancia al Sol (29,65 AU) y a partir de esa fecha inició su viaje de 124 años de alejamiento al Sol (Plutón dura en su traslación 248 años). Para el año 2022, su ubicará a 34,62 AU, y para el 2030 estará a 36,65 AU. A medida que se aleja del Sol, el hielo de nitrógeno de su superficie se sublimará en menor cantidad, provocando el colapso de la atmósfera.
Este efecto fue detectado por un equipo de investigadores japoneses, liderados por Ko Arimatsu, Universidad de Kyoto, que aprovechando una ocultación de una estrella, midieron una reducción de hasta el 20 % de la atmósfera de Plutón. Este trabajo de observación debe ser respaldado por observaciones con telescopios más grandes de manera de darle validez a este fenómeno atmosférico de Plutón.
Tamaños comparativos de las atmósferas de la Tierra y Plutón.
Una ocultación de una estrella por Plutón el 15 de agosto de 2018, permitió trazar un perfil de densidad de su atmósfera y verificar que la atmósfera del planeta enano está perdiendo densidad rápidamente, a medida que se aleja del Sol. La inercia térmica que logró sostener la atmósfera de Plutón, está decayendo, haciendo que la misma se comience a precipitar hacia la superficie de Plutón.
Trayectoria de la ocultación del 15 de agosto de 2018 y perfil de la misma. Se nota el descenso casi perpendicular de la luz estelar debido a lo poco densa de la atmósfera, y el destello central producido por la reflexión de los haces de luz estelar en la alta atmósfera de Plutón.
Crédito: NASA/ SwRI.
La atmósfera de Plutón se extiende por unos 17.000 Km. Su composición es de nitrógeno (N2), metano (CH4) y monóxido de carbono (CO). Es de naturaleza muy débil, produciendo una presión atmosférica que oscila entre 6,5 y 24 µbar (en la Tierra, la presión atmosférica al nivel del mar es de 1 bar).
La presencia de metano en la atmósfera de Plutón produce una capa de inversión térmica, con un efecto invernadero.
Interacción de la atmósfera de Plutón con el viento solar.
El instrumento SWAP de la sonda New Horizons detectó una cavidad en el viento solar entre los 77.000 y 109.000 Km detrás de Plutón. Los investigadores han concluido que se debe a la interacción de la atmósfera de Plutón con el viento solar. Algunas moléculas de la atmósfera poseen la energía necesaria para superar la gravedad de Plutón y se escapan al espacio. En el mismo son ionizadas por la radiación UV del Sol y el viento solar, al interactuar con ellas, se desacelera y desvía, formando una onda de choque, coloreada de rojo en la imagen.
La atmósfera de Plutón, en azul en la imagen, es enclaustrada por el viento solar, produciendo una cola plasmática de nitrógeno.
Aprovechando la trayectoria de la nave, se produjo un eclipse (u ocultación) del Sol por Plutón. La imagen tomada a contraluz reveló detalles de la zona más densa de la atmósfera del planeta enano. La misma se extiende a unos 150 Km sobre la superficie. El metano (CH4) presente en la alta atmósfera de Plutón, por intervención de la radiación ultravioleta del Sol, se descompone - a unos 100 Km de altura - en etileno (C2H4) y acetileno (C2H2). Estos hidrocarburos se condensan en partículas de hielo, formando una bruma, que se condensa en tolinas que se precipitan, produciendo la coloración rojiza de la superficie.
Plutón a contraluz. Se observan detalles de la niebla atmosférica.
crédito: NASA, JHUAPL.
Días antes del sobrevuelo de la nave New Horizons al sistema de Plutón, el observatorio aerotransportado SOFIA (Observatorio Estratosférico de Astronomía infrarroja) aprovechó una ocultación de una estrella por Plutón cuya sombra iba a transitar el Océano Pacífico. La caída de luz de la estrella y el análisis espectral revelaron las capas de niebla presentes en Plutón. Complementando los resultados de SOFIA con New Horizons se llegó a determinar que esta neblina esta compuesta de partículas muy pequeñas (del orden de 0,06 a 0,1 micras, 1.000 veces más pequeña que el grosor de un cabello humano) que por su tamaño dispersan la luz azul.
Niebla de Plutón, a contraluz. crédito: NASA, New Horizons.
Esta niebla se crea por la sublimación del hielo superficial de Plutón (fundamentalmente de nitrógeno, con pequeñas cantidades de metano y monóxido de carbono) que se desplaza hacia la alta atmósfera del planeta enano (a unos 35 km de altura) y de ahí se precipita como una suave y pertinaz llovizna. La misma posee un mecanismo de reposición, por lo que los astrónomos planetarios discuten si esta niebla modificará su comportamiento debido al desplazamiento del Plutón a partes de su órbita en donde disminuirá la incidencia de luz solar.
La órbita tan excéntrica del planeta, aunado a la alta inclinación de su órbita y la inclinación extrema de su eje de giro introducen cambios extremos en la luz que incide en la superficie del mismo. Los años venideros afirmarán o desecharán esta hipótesis.