اتمسفر پلوتو در حال ناپدید شدن است

اتسمفر پلوتو در حال از بین رفتن است. دانشمندان تغییر بزرگی را نسبت به زمان بازدید افق‌های نو از پلوتو در سال 2015 در مقابل منظره‌ای در زمان اختفا ستاره‌ای در 2018 مشاهده کرده‌اند. با دور شدن سیاره از خورشید در مدار طولانی خود، اتسمفر در حال یخ زدن و سقوط به سطح سیاره است.

اتمسفر پلوتو هنگامی که سیاره دارای نور پس‌زمینه است، قابل مشاهده است، مانند این تصویر 2015 از افق‌های نو که با دور شدن از سیاره کوتوله به فضا گرفته شده است. تصویر از ناسا/ جانز هاپکینز/ SwRI.

پلوتو مداری بیضوی شکل به دور خورشید دارد. شکل مدار پلوتو را در هر “سال” پلوتویی (248 سال زمینی) برای 20 سال به خورشید از نپتون نزدیک می‌کند. پلوتو آخرین بار از نپتون در فاصله سالهای 1979 تا 1999 بود و در حالی که هنوز نسبتا نزدیک به زمین بود، دانشمندان برای ارسال یک فضاپیما به پلوتو شتافتند. در سال 2015، هنگامی که فضاپیمای افق‌های نو به طرز شگفت‌انگیزی از پلوتو عبور کرد، داده‌هایی که به زمین بازگشت، نشان می‌داد که چگالی اتمسفر پلوتو هر دهه دو برابر می‌شود. اما اخیراً، در سال 2018 داده‌ها حاکی از آن بود که اتسمفر پلوتو در حال کاهش است و سرانجام از بین می‌رود.

دانشمندان این نتایج را در 4 اکتبر 2021 در پنجاه و سومین نشست سالانه DPS ارائه کردند. آنها گفتند که کار جدید آنها این ایده را تأیید می‌کند که با دور شدن دوباره پلوتو از خورشید در مدار بسیار بیضوی خود، اتسمفر آن یخ زده و دوباره به سطح خود می‌افتد. الیوت یانگ از موسسه تحقیقاتی Southwest (SwRI) اظهار داشت:

مأموریت افق‌های نو [داده‌های عالی در مورد چگالی اتمسفر پلوتو] را از پرواز سال 2015 خود بدست آورد، مطابق با این که اتسمفر انبوه پلوتو هر دهه دو برابر می‌شود. اما مشاهدات ما در سال 2018 نشان نمی‌دهد که این روند از سال 2015 ادامه دارد.

15 آگوست 2018، اختفا

ستاره‌شناسان روی زمین اولین بار در سال 1988، در زمان اختفا ستاره‌ای توسط پلوتو، اتمسفر پلوتو را کشف کردند. در آن زمان، تمام بشریت پلوتو را نهمین سیاره منظومه شمسی می‌دانستند. از سال 2006، این سیاره به عنوان یک سیاره کوتوله طبقه بندی شده است. در زمان اختفای 1988، نور این ستاره درست قبل از ناپدید شدن در پشت پلوتو کم شد. کم نور بودن حضور اتسمفر نازک و بسیار متراکم پلوتو را نشان داد. سپس افق‌های نو توانست آن فضا را از فاصله‌ای نزدیک تحلیل کند، زیرا در سال 2015 از کنار آن گذشت.

از سال 1988 تا کنون، ستاره‌شناسان بر اتسمفر پلوتو از طریق اختفاء نادر ستارگان توسط پلوتو که از زمین دیده می‌شود، نظارت می‌کنند. شامگاه 15 آگوست 2018، آنها برای اختفای مجدد یک ستاره دوردست توسط پلوتو آماده بودند. آنها می‌دانستند که پلوتو از مقابل ستاره‌ای عبور می‌کند که از ایالات متحده و مکزیک دیده می‌شود. آنها می‌دانستند که – با روشنایی سیاره کوتوله و اتسمفر آن توسط ستاره – سایه ضعیفی از پلوتو در سطح زمین حرکت می‌کند. دانشمندان برای مطالعه پلوتو در زمان اختفا، تلسکوپ‌هایی را در امتداد مسیر سایه مستقر کردند، در حالی که اتسمفر آن توسط ستاره نور پس زمینه داشت.

به مدت دو دقیقه، نور ستاره پس از گذر از جو پلوتو کاهش یافت، سپس با ظهور ستاره در طرف دیگر پلوتو، دوباره افزایش یافت. شما می‌توانید آن منحنی نور را در قسمت داخلی تصویر زیر مشاهده کنید. اما چرا منحنی W شکل است؟ آن قله مرکزی چیست؟

در 15 آگوست 2018 ، دانشمندان تلسکوپ‌هایی را در نزدیک خط مرکزی اختفای یک ستاره توسط پلوتو مستقر کردند. درون صفحه منحنی نوری W شکل را نشان می‌دهد که به ستاره‌شناسان کمک کرد تا ثابت کنند که جو پلوتو در حال یخ زدن روی سطح آن است، زیرا از خورشید دورتر می‌شود. تصویر از  SwRI/ NASA.

دانشمندان می‌توانند منحنی نوری را که هنگامی اختفای یک ستاره با پلوتو ، تجزیه و تحلیل کنند تا از چگالی اتمسفر پلوتو اطلاعاتی کسب کنند. اما توجه کنید که منحنی نوری که روی تصویر بالا قرار گرفته است W شکل است. این نمودار دارای چیزی است که ستاره‌شناسان آن را فلش مرکزی می‌نامند. این فلش مرکزی برای آن ناظران فقط در خط مرکزی دقیق اختفا ظاهر می‌شود. این اتفاق زمانی رخ می‌دهد که ستاره مستقیماً پشت پلوتو قرار دارد، زمانی که اتمسفر پلوتو اجازه می‌دهد تا نور ستاره پنهان به نقطه‌ای در مرکز سایه پلوتو شکسته یا خم شود. دیدن این فلش مرکزی به ستاره‌شناسان اطمینان می‌دهد که آنها دقیقاً در مکان مناسب برای مشاهده اختفا هستند و به آنها این امکان را می‌دهد که تجزیه و تحلیل آنها از این رویداد تا آنجا که می‌تواند دقیق باشد. الیوت یانگ توضیح داد:

فلش مرکزی که در سال 2018 مشاهده شد بسیار قوی‌ترین فلشی بود که تا به حال در اختفای پلوتو دیده شده است. فلش مرکزی اطلاعات بسیار دقیقی از مسیر سایه پلوتو بر روی زمین به ما می‌دهد.

تمام این توجه به جزئیات بسیار مهم زمانی است که شما چندین بیلیون مایل از فضا را در فضایی ضعیف (و موقتی) از دنیایی کوچک مانند پلوتو مشاهده می‌کنید. این سیاره کوتوله کوچک در مقایسه با 8000 مایل (13000 کیلومتر) زمین کمتر از 1500 مایل (2400 کیلومتر) عرض دارد. به همین دلیل ظاهر یک فلش مرکزی برای این دانشمندان بسیار مهم بود. این امر به آنها اطمینان خاطر داد که بله، اتسمفر پلوتو در حال از بین رفتن است. و اکنون ممکن است این سوال مطرح شود – اگر پلوتو بین 1979 و 1999 نزدیکترین فاصله به خورشید بود و اگر افق‌های نو در سال 2015 همچنان در حال افزایش اتسمفر بود، چرا ما شاهد کاهش آن در سال 2018 بودیم؟ چرا زودتر شروع به افول نکرد؟

دلیل آن همان تأثیر فیزیکی است که باعث می‌شود شن و ماسه در ساحل در اواخر بعد از ظهر گرم شود، حتی اگر خورشید در بعد از ظهر بیشترین میزان را داشته باشد.

“تأخیر” یا اینرسی حرارتی

سطح پلوتو یخ زده است و اتمسفر نیتروژن آن تا حد زیادی با فشار بخار یخهای سطحی آن پشتیبانی می‌شود. این گرایش یخ به تغییر حالت با افزایش دما همراه است. بنابراین، با نزدیک شدن پلوتو به خورشید در فاصله سالهای 1979 تا 1999، دمای یخهای سطح آن گرم شد و اتمسفر پلوتو از سطح آن شروع به افزایش کرد. اکنون، با ادامه حرکت پلوتو از خورشید در مدار خود، دمای یخ روی سطح در حال کاهش است. اما فوراً کاهش نمی‌یابد این به این دلیل است که یخ اینرسی حرارتی دارد. مقداری گرما در خود ذخیره می‌کند. لزلی یانگ از موسسه تحقیقاتی Southwest یکی دیگر از متخصصان مأموریت افق‌های نو پلوتو است. او نظر داد:

قیاس این روش، نحوه گرمایش خورشید از ماسه در ساحل است. شدت نور خورشید در ظهر زیاد است، اما ماسه سپس به جذب گرما در طول بعد از ظهر ادامه می‌دهد، بنابراین در اواخر بعدازظهر گرم‌تر است. تداوم اتمسفر پلوتو نشان می‌دهد که مخازن یخ نیتروژن در سطح پلوتو با گرمای ذخیره شده در زیر سطح گرم نگه داشته شده‌اند. داده‌های جدید نشان می‌دهد که آنها شروع به سرد شدن کرده‌اند.

بنابراین مشاهدات جدید پلوتو در زمان اختفای 2018 به دانشمندان کمک می‌کند تا نه تنها اتمسفر سیاره کوتوله، بلکه نحوه ذخیره و انتشار گرما توسط پلوتو را نیز درک کنند.

این نقشه منظومه شمسی موقعیت پلوتو را در اکتبر 2021 نشان می‌دهد. پلوتو از 1979 تا 1999 از نپتون به خورشید نزدیکتر بود. اکنون در مدار بیضوی خود به دورتر حرکت می‌کند و حتی به دامنه سرد‌تری منتقل می‌شود. تصویر از  Cybersky

منبع:

Pluto’s Atmosphere Is Disappearing

Posted by Kelly Kizer Whitt and Deborah Byrd October 9, 2021

https://earthsky.org/space/plutos-atmosphere-is-disappearing/