Новые данные показывают, что высотная дымка Плутона является ключевым фактором, определяющим климат на карликовой планете, что даёт ключ к пониманию древней атмосферы Земли.
Астрономы, использующие космический телескоп Джеймса Уэбба ( JWST ), по-новому взглянули на далекие края нашей Солнечной системы и обнаружили, что Плутон снова превосходит ожидания.
Когда космический аппарат NASA New Horizons пролетел мимо Плутона в 2015 году, он разрушил представление о том, что карликовая планета была спящим ледяным шаром, вместо этого открыв, что она изобилует ледяными равнинами и зубчатыми горами. Но один из самых больших сюрпризов парил над всем этим: голубоватая, многослойная дымка, покрывающая небо мира, простирающаяся более чем на 185 миль (300 километров) над поверхностью — гораздо выше и сложнее, чем предсказывали ученые.
Теперь, почти десятилетие спустя, новые данные JWST подтверждают, что дымка Плутона — это не просто визуальная странность, она также контролирует климат карликовой планеты.
«Это уникально для Солнечной системы, — сказал Live Science астроном Парижской обсерватории во Франции Танги Бертран, который руководил анализом. — Это новый тип климата, скажем так».
Результаты, описанные в научной статье, опубликованной 2 июня в журнале Nature Astronomy, предполагают, что похожая динамика может иметь место и в других окутанных дымкой мирах нашей Солнечной системы, и даже дают подсказки о раннем климате нашей планеты.
Поднимая дымку
Высотная дымка Плутона состоит из сложных органических молекул, образующихся в результате реакций метана и азота под действием солнечного света. Идея о том, что эта дымка может контролировать климат Плутона, была впервые высказана в 2017 году. Компьютерные модели предполагали, что эти частицы поглощают солнечный свет днём и возвращают его в космос в виде инфракрасной энергии ночью, охлаждая атмосферу гораздо эффективнее, чем одни только газы. Это также может объяснить, почему верхняя атмосфера Плутона имеет температуру примерно -333 градуса по Фаренгейту (-203 градуса по Цельсию) — на 30 градусов холоднее, чем ожидалось.
Однако в течение многих лет проверка этой теории была сложной. Одной из главных проблем была большая луна Плутона, Харон, которая вращается вокруг холодной планеты так близко, что их тепловые сигналы часто перекрываются в данных телескопа. «По сути, мы не могли знать, какая часть сигнала связана с Хароном, а какая — с дымкой Плутона», — сказал Бертран.
Учёные, проводившие исследование 2017 года, предсказали, что дымка Плутона сделает мир необычайно ярким в средних инфракрасных длинах волн — предсказание, которое в то время можно было проверить только с помощью будущих инструментов. Такая возможность появилась в 2022 году, когда мощные инфракрасные инструменты JWST наконец смогли разделить сигналы двух миров. Конечно же, слабое инфракрасное свечение дымки Плутона совпало с прогнозами.
«В планетарной науке нечасто случается столь быстрое подтверждение гипотезы — всего за несколько лет, — сказал планетолог Си Чжан из Калифорнийского университета в Санта-Крузе, возглавлявший команду 2017 года. — Поэтому мы чувствуем себя довольно счастливыми и очень взволнованными».
По словам Бертрана, эти результаты также открывают возможность того, что похожий климат, обусловленный дымкой, может существовать и на других туманных планетах, таких как спутник Нептуна Тритон или спутник Сатурна Титан.
Даже далекое прошлое Земли может иметь сходство, говорят исследователи. До того, как кислород изменил небеса нашей планеты, Земля, возможно, была окутана дымкой органических частиц — одеялом, которое могло помочь стабилизировать температуру и способствовать ранней жизни.
«Изучая дымку и химию Плутона, мы можем получить новое представление об условиях, которые сделали раннюю Землю пригодной для жизни», — сказал Чжан.