Waarom Pluto kouder is dan verwacht

Waasdeeltjes koelen de atmosfeer van de dwergplaneet

Kleurenafbeelding van de atmosferische sluiers van Pluto door de sonde New Horizons © NASA / JHUAPL / SwRI
voorlezen

Waarom is de atmosfeer van Pluto kouder dan astronomen hadden aangenomen? Onderzoekers geven nu een mogelijke verklaring voor deze verrassing ontdekt door metingen van NASA's New Horizons-sonde. Volgens hun model hebben deeltjes in de broeikassen in de atmosfeer van de dwergplaneet een uniek koelend effect - door warmte in de vorm van infraroodstraling terug de ruimte in te sturen.

De dwergplaneet Pluto zorgt keer op keer voor verrassingen. Zo blijkt de zogenaamd dode, verre ijswereld steeds meer een nogal dynamisch hemellichaam te zijn met bizarre landschappen en misschien zelfs actieve ijsvulkanen. Bovendien heeft de dwergplaneet een ongewoon brede atmosfeer en een blauwe lucht - net als de aarde.

Verbazingwekkend ook: toen de NASA-sonde New Horizons voor het eerst de temperatuur van Pluto's atmosfeer in 2015 meette, bleek deze kouder te zijn dan verwacht bij ongeveer 30 graden Celsius. De werkelijke metingen kwamen niet overeen met wat astronomen eerder hadden voorspeld op basis van de samenstelling van de gasenvelop. Normaal gesproken bepaalt de gassamenstelling van de atmosfeer van een planeet hoeveel warmte daar wordt gevangen - maar dat leek niet het geval te zijn bij Pluto.

Gezicht op Plutomond Charon door de wazige atmosfeer van de dwergplaneet (artistieke weergave) © X. Liu

Koelend effect door neveldeeltjes?

Wetenschappers rond Xi Zhang aan de Universiteit van Californië in Santa Cruz hebben nu echter een mogelijke verklaring voor dit vreemde fenomeen. Ze concluderen dat deeltjes in de broeikassen van Pluto's atmosfeer een uniek koelend effect hebben. Deze verlengde sluiers zijn het resultaat van chemische reacties in de bovenste atmosfeer.

De ultraviolette straling van de zon ioniseert stikstof en methaan, die kleine koolwaterstofdeeltjes vormen. Deze zinken naar beneden en vormen steeds grotere aggregaten. Met behulp van modelsimulaties lieten de onderzoekers zien hoe deze deeltjes de temperatuur van de atmosfeer kunnen beïnvloeden. tonen

Warmteverlies in infrarood

Het resultaat: de neveldeeltjes absorberen meer zonlicht in vergelijking met de gasmoleculen en zouden dus eigenlijk de atmosfeer sterker verwarmen. Maar dit effect wordt weer gecompenseerd. Zoals het team van Zhang meldt, geven de koolwaterstofdeeltjes nog meer warmte af aan de ruimte - in de vorm van infraroodstraling.

Als gevolg hiervan is de atmosfeer van de ijzige dwergplaneet ongeveer 203 graden Celsius koud en niet alleen min 173, zoals aanvankelijk verwacht. "Pluto is het eerste bekende planetaire hemellichaam in ons zonnestelsel waar de energiebalans van de atmosfeer voornamelijk wordt geregeld door deeltjes in plaats van gassen, " zegt Zhang.

"Niet verifieerbaar"

De resultaten van de modelberekeningen zijn verrassend consistent met het werkelijke gemeten temperatuurprofiel, zoals opgemerkt door Robert West van het Californian Institute of Technology in Pasadena. Desalniettemin houden de door de wetenschappers berekende verwarmings- en koelsnelheden verband met grote onzekerheden.

Hoe de waas precies uit Pluto bestaat, is nog niet helemaal duidelijk. Zoals West aangeeft, zijn de onderzoekers uitgegaan van een deeltjessamenstelling die theoretisch in hun model voorkomt, zodat deze de observaties kan verklaren. Of deze compositie overeenkomt met de realiteit, kan echter niet worden geverifieerd - tot nu toe.

Nieuwe telescoop brengt duidelijkheid

Of het team van Zhang gelijk heeft, maar binnenkort een kijkje zou kunnen nemen door de nieuwe James Webb Space Telescope NASA, eind 2018 om zijn taken op zich te nemen. Omdat de kernboodschap van de wetenschappers is dat het koeleffect van de neveldeeltjes detecteerbare infraroodemissies moet produceren.

Ze kunnen niet worden gemeten met de instrumenten van vandaag. "De James Webb Space Telescope moet gevoelig genoeg zijn om een ​​back-up te maken of het model te weerleggen, " zegt West. Als de hypothese van de onderzoekers wordt bevestigd, kunnen de resultaten in de toekomst ook belangrijk zijn, bijvoorbeeld voor de exploratie van exoplaneten met wazige atmosferen. (Nature, 2017; doi: 10.1038 / nature24465)

(Natuur / Universiteit van Californië - Santa Cruz, 16 november 2017 - DAL)