Ο Πλούτωνας βρίσκεται δισεκατομμύρια χιλιόμετρα μακριά από τον Ήλιο, σε μια από τις πιο ψυχρές περιοχές του ηλιακού μας συστήματος. Κι όμως, οι εικόνες της αποστολής New Horizons αποκάλυψαν κάτι που θυμίζει εντυπωσιακά τη Γη: η λεπτή ατμοσφαιρική ομίχλη του μπορεί να εμφανίζεται γαλάζια.
Η ομοιότητα, όμως, σταματά ουσιαστικά στο χρώμα. Ο μηχανισμός που δημιουργεί τη γαλάζια απόχρωση στον Πλούτωνα είναι διαφορετικός από εκείνον που κάνει γαλάζιο τον ουρανό της Γης.
Μια εξαιρετικά αραιή ατμόσφαιρα γύρω από έναν παγωμένο κόσμο
Ο Πλούτωνας είναι ένας νάνος πλανήτης στη Ζώνη του Κάιπερ και η ατμόσφαιρά του δεν μοιάζει καθόλου με εκείνη της Γης. Είναι εξαιρετικά αραιή και αποτελείται κυρίως από μοριακό άζωτο, ενώ περιέχει επίσης μικρότερες ποσότητες μεθανίου και μονοξειδίου του άνθρακα.
Η θερμοκρασία στην επιφάνεια είναι εξαιρετικά χαμηλή και μέρος των παγωμένων υλικών της επιφάνειας μπορεί να μετατρέπεται απευθείας σε αέριο, τροφοδοτώντας την ατμόσφαιρα. Καθώς ο Πλούτωνας κινείται στην πολύ επιμήκη τροχιά του γύρω από τον Ήλιο, η ατμόσφαιρά του μπορεί επίσης να μεταβάλλεται.
Τι ακριβώς είδε το New Horizons το 2015;
Στις 14 Ιουλίου 2015, το διαστημόπλοιο New Horizons της NASA πραγματοποίησε την ιστορική κοντινή διέλευσή του από τον Πλούτωνα. Οι εικόνες και οι μετρήσεις που έστειλε στη Γη άλλαξαν ριζικά την εικόνα που είχαμε για αυτόν τον μακρινό κόσμο.
Ανάμεσα στις μεγαλύτερες εκπλήξεις ήταν μια εκτεταμένη ατμοσφαιρική ομίχλη, οργανωμένη σε πολλά διακριτά στρώματα πάνω από την επιφάνεια. Όταν οι επιστήμονες εξέτασαν έγχρωμες εικόνες από την κάμερα MVIC του New Horizons, διαπίστωσαν ότι αυτή η ομίχλη παρουσίαζε μια χαρακτηριστική γαλάζια απόχρωση.
Η εικόνα που δημοσιοποίησε η NASA δημιουργήθηκε συνδυάζοντας δεδομένα από μπλε, κόκκινα και κοντινά υπέρυθρα μήκη κύματος, ώστε να προσεγγίζει όσο γίνεται καλύτερα τα χρώματα που θα αντιλαμβανόταν το ανθρώπινο μάτι.
Γιατί ο ουρανός του Πλούτωνα φαίνεται γαλάζιος;
Στη Γη, το γαλάζιο χρώμα του ουρανού οφείλεται κυρίως στη σκέδαση Rayleigh. Τα πολύ μικρά μόρια της γήινης ατμόσφαιρας σκεδάζουν αποτελεσματικότερα τα μικρότερα μήκη κύματος του ορατού φωτός, με αποτέλεσμα να κυριαρχεί το μπλε.
Στον Πλούτωνα, η ιστορία είναι διαφορετική. Η NASA αποδίδει τη γαλάζια απόχρωση κυρίως σε πολύ μικρά σωματίδια της ατμοσφαιρικής ομίχλης, τα οποία έχουν το κατάλληλο μέγεθος ώστε να σκεδάζουν αποτελεσματικά το μπλε φως.
Τα ίδια τα σωματίδια δεν θεωρείται ότι είναι μπλε. Οι επιστήμονες εκτιμούν ότι μπορεί να έχουν γκρι ή κοκκινωπή όψη. Αυτό που δημιουργεί τη γαλάζια εικόνα είναι ο τρόπος με τον οποίο αλληλεπιδρούν με το ηλιακό φως.
Τι είναι τα tholins και πώς δημιουργούνται;
Η εξήγηση γίνεται ακόμη πιο ενδιαφέρουσα όταν εξετάσουμε από πού προέρχονται αυτά τα σωματίδια. Ψηλά στην ατμόσφαιρα του Πλούτωνα, η υπεριώδης ακτινοβολία του Ήλιου επιδρά σε μόρια όπως το άζωτο και το μεθάνιο.
Οι φωτοχημικές αντιδράσεις που ακολουθούν δημιουργούν ολοένα πιο σύνθετες οργανικές ενώσεις. Με τον χρόνο, αυτές ενώνονται και σχηματίζουν πολύ μικρά σωματίδια, γνωστά γενικά ως tholins.
Καθώς τα σωματίδια κατεβαίνουν προς την επιφάνεια, μεγαλώνουν και συμμετέχουν στη δημιουργία της χαρακτηριστικής ατμοσφαιρικής ομίχλης. Παρόμοια πολύπλοκη φωτοχημεία παρατηρείται και στην ατμόσφαιρα του Τιτάνα, του μεγαλύτερου δορυφόρου του Κρόνου.
Πόσο ψηλά φτάνει η ομίχλη;
Οι παρατηρήσεις του New Horizons αποκάλυψαν ότι η ατμόσφαιρα του Πλούτωνα εκτείνεται εντυπωσιακά ψηλά σε σχέση με το μικρό μέγεθος του νάνου πλανήτη.
Οι φωτογραφίες αποκάλυψαν πολυάριθμα στρώματα ομίχλης, ορισμένα από τα οποία εκτείνονται για εκατοντάδες χιλιόμετρα γύρω από τον Πλούτωνα. Η NASA έχει εντοπίσει ευδιάκριτα στρώματα σε ύψη που ξεπερνούν τα 200 χιλιόμετρα από την επιφάνεια.
Η χαμηλή βαρύτητα του Πλούτωνα επιτρέπει επίσης στην αραιή του ατμόσφαιρα να εκτείνεται πολύ περισσότερο σε ύψος σε σχέση με τη γήινη ατμόσφαιρα.
Ο γαλάζιος ουρανός του Πλούτωνα μοιάζει πραγματικά με της Γης;
Μόνο επιφανειακά. Και στους δύο κόσμους το ηλιακό φως αλληλεπιδρά με την ατμόσφαιρα και δημιουργεί γαλάζια απόχρωση, αλλά τα σωματίδια και οι μηχανισμοί που κυριαρχούν είναι διαφορετικοί.
- Στη Γη: το μπλε χρώμα δημιουργείται κυρίως από τη σκέδαση του φωτός στα μικροσκοπικά μόρια της ατμόσφαιρας.
- Στον Πλούτωνα: η χαρακτηριστική γαλάζια απόχρωση προέρχεται κυρίως από μικρά σωματίδια της φωτοχημικής ομίχλης.
Υπάρχει και μια ακόμη σημαντική διαφορά. Η ατμόσφαιρα της Γης είναι πυκνή, ενώ εκείνη του Πλούτωνα είναι απίστευτα αραιή. Επομένως δεν πρέπει να φανταζόμαστε έναν φωτεινό γήινο ουρανό πάνω από την επιφάνειά του.
Ο Πλούτωνας αποδείχθηκε πολύ πιο σύνθετος από όσο περιμέναμε
Πριν από την επίσκεψη του New Horizons, οι γνώσεις μας για τον Πλούτωνα ήταν περιορισμένες. Η κοντινή παρατήρηση αποκάλυψε βουνά από πάγο νερού, τεράστιες πεδιάδες παγωμένου αζώτου, παγετώνες, γεωλογικά χαρακτηριστικά και μια πολύπλοκη ατμόσφαιρα.
Η γαλάζια ομίχλη αποτελεί ένα μόνο κομμάτι αυτής της εικόνας. Μελετώντας το χρώμα, το μέγεθος και τη διάταξη των σωματιδίων της, οι επιστήμονες μπορούν να μάθουν περισσότερα για τη χημεία και τη δυναμική της ατμόσφαιρας ενός από τους πιο μακρινούς κόσμους που έχουμε εξερευνήσει από κοντά.
Συχνές ερωτήσεις
Έχει πραγματικά γαλάζιο ουρανό ο Πλούτωνας;
Οι έγχρωμες εικόνες του New Horizons αποκάλυψαν μια χαρακτηριστική γαλάζια απόχρωση στην ατμοσφαιρική ομίχλη του Πλούτωνα.
Οφείλεται στη σκέδαση Rayleigh όπως στη Γη;
Όχι με τον ίδιο τρόπο. Στον Πλούτωνα το γαλάζιο χρώμα συνδέεται κυρίως με πολύ μικρά σωματίδια της φωτοχημικής ομίχλης, ενώ στη Γη κυριαρχεί η σκέδαση του φωτός από τα μόρια της ατμόσφαιρας.
Από τι αποτελείται η ατμόσφαιρα του Πλούτωνα;
Κυρίως από μοριακό άζωτο, μαζί με μικρότερες ποσότητες μεθανίου και μονοξειδίου του άνθρακα.
Τι είναι τα tholins;
Είναι σύνθετα οργανικά υλικά που μπορούν να δημιουργηθούν μέσω φωτοχημικών αντιδράσεων στην ατμόσφαιρα. Στον Πλούτωνα θεωρείται ότι αποτελούν σημαντικό μέρος των μικρών σωματιδίων της ομίχλης.
Ποια αποστολή ανακάλυψε τη γαλάζια ομίχλη;
Η αποστολή New Horizons της NASA, η οποία πέρασε από τον Πλούτωνα στις 14 Ιουλίου 2015 και παραμένει η μοναδική αποστολή που τον έχει εξερευνήσει από κοντά.
Πηγές:
- NASA Science, Pluto Facts
- NASA, New Horizons Finds Blue Skies and Water Ice on Pluto
- NASA Science, Pluto’s Haze in Bands of Blue
- NASA, New Horizons Reveals Pluto’s Extended Atmosphere
