Den olycksbådande varningen – "vintern kommer", populariserad av fantasyserien Game of Thrones – gäller lika väl för Pluto.

Dvärgplanetens tunna atmosfär tycks vara på randen av en fantastisk kollaps på grund av årstidernas förändringar och närmar sig kallare förhållanden, enligt forskning som ska publiceras i tidskriften Astronomy &Astrophysics.

Upptäcktes 1930, det var först runt 1980 som astronomer började misstänka att Pluto kan ha en atmosfär. Den atmosfären upptäcktes preliminärt 1985 och bekräftades helt av oberoende observationer 1988.

Just då, astronomer hade inget sätt att veta vilka dramatiska förändringar som väntade för den lilla världens tunna hölje av kväve, metan och kolväten.

En kosmisk slump

Av en kosmisk slump, de sista decennierna av 1900-talet och de första decennierna av 21:a såg också en lycklig anpassning av jorden, Pluto och de täta stjärnfälten i Vintergatans avlägsna centrum.

Detta sammanträffande innebär att Pluto passerar relativt ofta mellan oss och en bakgrundsstjärna. När detta händer, dess skugga faller på jorden, en händelse som astronomer kallar en ockultation.

Under en ockultation, vilket observatorium som helst som råkar ligga inom skuggans väg kan se stjärnan tyckas försvinna när Pluto passerar framför den, och sedan att dyka upp igen när de planetariska inriktningarna skiftar. För varje given plats på jordens yta, en Pluto-ockultation varar högst ett par minuter.

Tekniken med ockultationer har använts i stor utsträckning för att studera banorna, ringar, månar, former och atmosfärer i världarna i det yttre solsystemet, inklusive asteroider, kometer, planeter och dvärgplaneter.

Genom att jämföra vad observatörer ser på olika platser på jorden, storleken och formen på den ockulta världen kan utarbetas. Om föremålet har en atmosfär, sedan i några korta sekunder medan stjärnljuset blinkar ut och sedan tänds igen, stjärnljuset kan förändras genom absorption och refraktion när det passerar genom planetatmosfären.

Sedan de första framgångsrika ockultationsmätningarna på 1980-talet, en rad observationer har fastställt allt mer exakta mått på Plutos radie, samt ständigt skärpa vår förståelse av temperaturen och trycket i dess atmosfär.

Lång omloppsbana och årstider

Som jorden, Pluto har en säsongscykel på grund av dess polers lutning mot planet för sin omloppsbana. Under loppet av Plutos långa år – motsvarande 248 jordår – vinklas först nordpolen och sedan sydpolen mot den avlägsna solen.

Men till skillnad från jorden, Plutos bana är utsträckt till en extrem elliptisk form. Dess bana är så långsträckt att dess avstånd från solen varierar från 4,4 till 7,4 miljarder kilometer (30 till 50 gånger så långt som avståndet jord-sol).

Däremot Jordens avstånd från solen varierar med endast 3,4 % under ett år. Plutos atmosfär upptäcktes precis innan Pluto nådde sin närmaste närmande till solen, som hände 1989.

Sedan 1989, Pluto har dragit sig tillbaka från solen. Temperaturerna har sjunkit därefter.

Under press

När Pluto började röra sig bort från solen, astronomer förväntade sig att detta skulle få dess atmosfärstryck att sjunka, ungefär på samma sätt som trycket i ett bildäck minskar med kallt väder och ökar i värmen. Tvärtom, observationer från 1988-2016 har visat på en stadig ökning av atmosfärstrycket.

Omedelbart före ankomsten av NASA:s New Horizons-sond 2015, ockultationsmätningar upptäckte att atmosfärstrycket på Pluto har tredubblats sedan 1988 (motsvarigheten på jorden skulle vara att jämföra trycket på toppen av Mt Everest med det vid havsnivån).

Vad är orsaken till avvikelsen? Varje tanke om att ockultationsmätningarna var felaktiga förvisades av Radio Science Experiment (REX) ombord på New Horizons, som returnerade direkta mätningar i samförstånd med de jordbundna observatörerna.

Den nya forskningen har löst mysteriet med hjälp av en säsongsmodell för transport av gas och is runt planetens yta.

Även om Pluto rör sig längre från solen varje år, dess nordpol är kontinuerligt solbelyst under denna del av sin omloppsbana, vilket får dess kväveis kapsel att återgå till gasfasen.

Detta förklarar den snabba ökningen av atmosfärstrycket under de senaste tre decennierna.

Men klimatmodelleringen visar att denna trend inte kommer att fortsätta.

Vintern kommer verkligen

Pluto kommer att fortsätta att röra sig längre från solen fram till år 2113, och det svaga solljuset kommer inte att vara tillräckligt för att på liknande sätt värma de södra polarområdena.

Under den långa nordliga hösten och vintern, Plutos atmosfär förväntas kollapsa, frostar ut på ytan som is på en bilvindruta en klar och kall vinternatt.

Vid sin lägsta ebb, atmosfären förutspås ha mindre än 5 % av sitt nuvarande tryck. Kombinationen av Plutos nära inställning till solen och våren på norra halvklotet kommer inte att återkomma förrän år 2237.

Tills dess, det kommer att vara av avgörande betydelse att testa vår förståelse av planetariska atmosfäriska modeller under extrema lågtemperatur- och lågtrycksförhållanden genom fortsatta ockultationsmätningar.

Men dessa möjligheter kommer att bli mindre frekventa när Plutos bana tar sin uppenbara position längre från de täta sjöstjärnorna i det galaktiska centrum som hjälpte oss att göra observationerna.

Denna artikel publiceras från The Conversation under en Creative Commons -licens. Läs originalartikeln.