En konstnärs intryck av utsikten över månen Charon genom Plutos atmosfäriska dislager ovanför bergslandskapet av berggrunden vattenis täckt delvis med nedfall av mörker, rödaktiga dispartiklar. Kredit:X. Liu
Gassammansättningen i en planets atmosfär avgör i allmänhet hur mycket värme som fångas i atmosfären. För dvärgplaneten Pluto, dock, den förutsagda temperaturen baserad på atmosfärens sammansättning var mycket högre än de faktiska mätningarna som NASA:s New Horizons-rymdfarkoster tog 2015.
En ny studie publicerad 16 november i Natur föreslår en ny kylmekanism som kontrolleras av dispartiklar för att ta hänsyn till Plutos kyliga atmosfär.
"Det har varit ett mysterium sedan vi först fick temperaturdata från New Horizons, " sa första författaren Xi Zhang, biträdande professor i jord- och planetvetenskap vid UC Santa Cruz. "Pluto är den första planetkroppen vi känner till där den atmosfäriska energibudgeten domineras av fastfas dispartiklar istället för av gaser."
Kylmekanismen involverar absorption av värme av dispartiklarna, som sedan avger infraröd strålning, kyler atmosfären genom att stråla ut energi i rymden. Resultatet är en atmosfärstemperatur på cirka 70 Kelvin (minus 203 grader Celsius, eller minus 333 grader Fahrenheit), istället för de förutspådda 100 Kelvin (minus 173 Celsius, eller minus 280 grader Fahrenheit).
Enligt Zhang, överskottet av infraröd strålning från dispartiklar i Plutos atmosfär borde kunna upptäckas av rymdteleskopet James Webb, vilket tillåter bekräftelse av hans teams hypotes efter teleskopets planerade uppskjutning 2019.
Plutos dislager är synliga i den här bilden tagen av New Horizons Ralph/Multispectral Visible Imaging Camera och datorgenererad för att replikera sanna färger. Dis produceras av solljus-initierade kemiska reaktioner av kväve och metan, leder till små partiklar som växer och lägger sig mot ytan. Kredit:NASA/JHUAPL/SwRI
Omfattande lager av atmosfäriskt dis kan ses på bilder av Pluto tagna av New Horizons. Diset är ett resultat av kemiska reaktioner i den övre atmosfären, där ultraviolett strålning från solen joniserar kväve och metan, som reagerar för att bilda små kolvätepartiklar som är tiotals nanometer i diameter. När dessa små partiklar sjunker ner genom atmosfären, de håller ihop för att bilda aggregat som växer sig större när de sjunker, lägger sig så småningom på ytan.
"Vi tror att dessa kolvätepartiklar är relaterade till de rödaktiga och brunaktiga sakerna som ses på bilder av Plutos yta, " sa Zhang.
Forskarna är intresserade av att studera effekterna av dispartiklar på den atmosfäriska energibalansen hos andra planetkroppar, såsom Neptunus måne Triton och Saturnus måne Titan. Deras resultat kan också vara relevanta för undersökningar av exoplaneter med disig atmosfär.
Zhangs medförfattare är Darrell Strobel, en planetforskare vid Johns Hopkins University och medutredare på New Horizons-uppdraget, och Hiroshi Imanaka, en forskare vid NASA Ames Research Center i Mountain View, som studerar kemin hos dispartiklar i planetariska atmosfärer. Denna forskning finansierades av NASA.
