Quando a nave espacial New Horizons passou por Plutão em 2015, uma das muitas características fascinantes que suas imagens revelaram foi que este pequeno, mundo frio no sistema solar distante tem uma atmosfera nebulosa. Agora, novos dados ajudam a explicar como a névoa de Plutão é formada a partir da luz tênue do Sol a 3,7 bilhões de milhas de distância, conforme ele se move em uma órbita incomum.

Observações remotas de Plutão pelo telescópio da NASA em um avião, o Observatório Estratosférico para Astronomia Infravermelha, ou SOFIA, mostram que a fina névoa que envolve Plutão é feita de partículas muito pequenas que permanecem na atmosfera por períodos prolongados de tempo, em vez de cair imediatamente à superfície. Os dados da SOFIA esclarecem que essas partículas de névoa estão sendo ativamente reabastecidas - uma descoberta que está revisando as previsões sobre o destino da atmosfera de Plutão à medida que ela se move para áreas ainda mais frias do espaço em sua órbita de 248 anos terrestres ao redor do Sol. Os resultados são publicados na revista científica Icarus.

"Plutão é um objeto misterioso que nos surpreende constantemente, "disse Michael Person, o principal autor do artigo e diretor do Observatório Astrofísico Wallace do Massachusetts Institute of Technology. "Houve indícios em observações remotas anteriores de que pode haver neblina, mas não havia evidências fortes para confirmar que realmente existia até que os dados vieram da SOFIA. Agora estamos questionando se a atmosfera de Plutão entrará em colapso nos próximos anos - ela pode ser mais resistente do que pensávamos. "

SOFIA estudou Plutão apenas duas semanas antes do sobrevoo da New Horizon em julho de 2015. O Boeing 747 modificado sobrevoou o Oceano Pacífico e apontou seu telescópio de quase 9 pés para Plutão durante uma ocultação, um evento semelhante a um eclipse no qual Plutão lançou uma sombra tênue na superfície da Terra ao passar na frente de uma estrela distante.

SOFIA observou as camadas intermediárias da atmosfera de Plutão nos comprimentos de onda infravermelha e visível, e logo depois, a nave espacial New Horizons sondou suas camadas superiores e inferiores usando ondas de rádio e luz ultravioleta. Essas observações combinadas, tomado tão perto no tempo, forneceram a imagem mais completa da atmosfera de Plutão.

Azul, Atmosfera nebulosa

Criado quando o gelo da superfície vaporiza sob a luz distante do Sol, A atmosfera de Plutão é predominantemente de nitrogênio gasoso, junto com pequenas quantidades de metano e monóxido de carbono. Partículas de névoa se formam no alto da atmosfera, mais de 20 milhas acima da superfície, à medida que o metano e outros gases reagem à luz solar, antes de chover lentamente para a superfície gelada.

A New Horizons encontrou evidências dessas partículas quando enviou de volta imagens mostrando uma névoa tingida de azul para a atmosfera de Plutão. Agora, Os dados do SOFIA fornecem ainda mais detalhes ao descobrir que as partículas são extremamente pequenas, apenas 0,06-0,10 mícrons de espessura, ou cerca de 1, 000 vezes menor que a largura de um cabelo humano. Por causa de seu pequeno tamanho, eles espalham a luz azul mais do que outras cores à medida que vão em direção à superfície, criando a tonalidade azul.

Com esses novos insights, os cientistas estão reavaliando suas previsões sobre o destino da atmosfera de Plutão. Muitas previsões indicaram que, à medida que os planetas anões se afastavam do Sol, menos gelo superficial seria vaporizado - criando menos gases atmosféricos enquanto as perdas para o espaço continuavam - levando ao colapso atmosférico. Mas ao invés de desmoronar, a atmosfera parece mudar em um padrão cíclico mais curto.

Aplicando o que aprenderam com SOFIA para reanalisar observações anteriores, incluindo do antecessor da SOFIA, o Kuiper Airborne Observatory, mostra que a névoa engrossa e depois desaparece em um ciclo que dura apenas alguns anos. Isso indica que as partículas minúsculas estão sendo criadas com relativa rapidez. Os pesquisadores sugerem que a órbita incomum de Plutão está conduzindo as mudanças na névoa e, portanto, pode ser mais importante na regulação de sua atmosfera do que sua distância do sol.

Plutão circula o Sol em um longo, forma oval, chamada de órbita elíptica, e em um ângulo, chamada de órbita inclinada. Ele também gira de lado. Isso faz com que algumas áreas do planeta anão sejam expostas a mais luz solar em diferentes pontos da órbita. Quando regiões ricas em gelo são expostas à luz solar, a atmosfera pode se expandir e criar mais partículas de neblina, mas como essas áreas recebem menos luz solar, pode encolher e tornar-se mais claro. Este ciclo continuou mesmo com o aumento da distância de Plutão do Sol, embora não esteja claro se esse padrão continuará.

"Ainda há muita coisa que não entendemos, mas somos forçados agora a reconsiderar as previsões anteriores, "disse Pessoa." A atmosfera de Plutão pode entrar em colapso mais lentamente do que o previsto anteriormente, ou talvez nem um pouco. Temos que continuar monitorando para descobrir. "

Perseguindo a Sombra de Plutão

SOFIA estava em uma posição única para estudar Plutão à distância, aproveitando um raro momento em que Plutão passou na frente de uma estrela distante, lançando uma sombra tênue na superfície da Terra. Momentaneamente iluminado pela estrela, A atmosfera de Plutão pode ser analisada.

Viajando em 53, 000 milhas por hora, Esperava-se que a sombra de Plutão aparecesse por breves dois minutos sobre o Oceano Pacífico perto da Nova Zelândia. SOFIA traçou seu curso para interceptar, mas duas horas antes da ocultação, uma previsão atualizada colocava a sombra 320 quilômetros ao norte.

"Capturar aquela sombra exigiu um pouco de confusão. SOFIA tem a vantagem de ser móvel, mas o plano de vôo revisado teve que ser aprovado pelo controle de tráfego aéreo, "disse William Reach, Diretor associado da SOFIA para operações científicas. "Houve alguns momentos tensos, mas a equipe trabalhou junta, e temos autorização. Chegamos à sombra de Plutão exatamente no momento certo e ficamos muito felizes por termos conseguido! "

Observações remotas como essas permitem que os cientistas monitorem corpos planetários entre voos de espaçonaves, que muitas vezes podem ser separados por muitos anos. O acordo entre os dados coletados remotamente pela SOFIA e pelo sobrevôo da New Horizons apóia que as observações de ocultação da Terra podem fornecer dados de alta qualidade entre as missões das espaçonaves.