Jorden og Pluto har ikke mye til felles. Jorden er en levende, levende verden, mens Pluto er kald, fjern og livløs. Men en ting de har felles er nitrogen. Jordens atmosfære er omtrent 78% nitrogen, og Plutos primære atmosfæriske bestanddel er også nitrogen, selv om den nøyaktige prosentandelen er uklar.
På Pluto, der overflatetemperaturen er omtrent 42 Kelvin (-231 Celsius), er det meste av nitrogenet frosset. En ny studie sier at Plutos frosne nitrogen driver planetenes vind, og former sine trekkoverflater.
Før NASAs New Horizons-romfartøy ankom Pluto, visste vi ikke så mye om planeten eller dens overflatefunksjoner. Da romskipet ankom i juli 2015, var vi alle overrasket over å finne at Pluto var et mye mer aktivt sted enn vi trodde. Det var også da vi først så Tombaugh Regio, et stort, lettfarget område på overflaten av planeten.
Tombaugh Regio er et veldig rart sted, for menneskers øyne uansett. Den har to store lobber som får det til å se ut som et hjerte, og astronomer kaller det noen ganger "Heart of Pluto." Den vestlige loben heter Sputnik Planitia, og den har 6200 høye fjell (Tenzing Montes, tidligere Norgay Montes) laget av vannis og en vid slette dekket med nitrogenis.
Et nytt papir sier at den enorme nitrogenforekomsten i Sputnik Planitia driver Plutos vind og former overflaten på planeten. Oppgaven har tittelen "Plutos bankende hjerte regulerer den atmosfæriske sirkulasjonen: resultater fra høyoppløselig og flerårig numerisk klimasimulering." Den er publisert i Journal of Geophysical Research. Hovedforfatteren er Tanguy Bertrand, en astrofysiker og planetforsker ved NASAs Ames Research Center.
"Pluto har noe mysterium for alle."
Tanguy Bertrand, hovedforfatter, Ames Research Center
Det meste av Plutos tynne atmosfære er nitrogen, og det er også små mengder karbondioksid og metan. En enorm mengde frosset nitrogen sitter i Sputnik Planitia, og i løpet av dagen stiger temperaturen nok til å sublimere det, og gjør det til damp. Om natten snur prosessen, og nitrogenet fryser igjen og faller til overflaten. Hver gang syklusen gjentar seg, fungerer den som en pumpe, eller en "hjerterytme", som pumper nitrogenvind rundt hele planeten.
At vinden strømmer i motsatt retning av planetens rotasjon, og den kan være ansvarlig for uvanlige overflatefunksjoner på planeten. Når den tynne, nitrogenrike vinden blåser langs overflaten, transporterer den varme, iskorn og dispartikler for å skape mørke vindstriper og -sletter over nord- og nordvestlige regioner.
"Dette fremhever det faktum at Plutos atmosfære og vind - selv om tettheten av atmosfæren er veldig lav - kan påvirke overflaten," sa Tanguy Bertrand, en astrofysiker og planetforsker ved NASAs Ames Research Center i California og studiens hovedforfatter.
Sputnik Planitia-regionen, eller venstre flot i hjertet av Pluto, er lavere høyde enn resten av planeten, og den har det meste av nitrogen. Sputnik Planitia er en 1 000 kilometer (620 mil) isplate som ligger i et 3 kilometer langt basseng. Den høyre flippen er for det meste høyland og nitrogenbreer.
"Før New Horizons, trodde alle Pluto skulle bli en nettball - helt flat, nesten ikke mangfold," sa Bertrand i en pressemelding. ”Men det er helt annerledes. Den har mange forskjellige landskap, og vi prøver å forstå hva som skjer der. "
Å beskrive Plutos atmosfære som tynn er en underdrivelse. Den er omtrent 100 000 ganger tynnere enn Jordens. Så hvordan vil vind i en atmosfære som tynne forme landskapet?
Bertrands team tok data fra Pluto for New Horizons flyby, og bygde deretter en værvarslingsmodell for å simulere nitrogenvindene.
Teamet fant ut at vind over 4 km blåser mot vest, som er i motsatt retning av Plutos spinn. Når frosset nitrogen i Tombaugh Regio sublimerer til damp i nord, og blir igjen is i sør, utløser den bevegelsen de vestlige vindene. Denne situasjonen er sannsynligvis unik i solsystemet vårt, med mulig unntak av Triton, Neptuns måne.
Forskerne fant også en annen vindstrøm. Denne er en sterk, raskt bevegende vind nær overflaten. Den blåser langs vestkanten av Sputnik Planitia-bassenget. Det er lignende vindmønstre på jorden som følger konturene av landskapet.
Vinden blir drevet av at nitrogendampen kondenserer tilbake til is, ifølge studien. Sputnik Planitias høye klipper feller kald luft inne i bassenget. Når det sirkulerer der, blir det sterkere.
Hvis Plutos nitrogenhjerteslag driver disse vindene, kan de forklare vindstrømmene og mørke slettene vest for Sputnik Planitia. Hvis vindene bringer nok varme til å varme overflaten, kan det forårsake streker og sletter. Eller det kan avsette partikler av dis som kan mørkne og erodere isen. Og hvis vinden blåste i motsatt retning - noe som betyr i samme retning som Plutos snurr - kan landskapene være veldig forskjellige.
"Sputnik Planitia kan være like viktig for Plutos klima som havet er for jordens klima," sa Bertrand. "Hvis du fjerner Sputnik Planitia - hvis du fjerner hjertet av Pluto - vil du ikke ha den samme sirkulasjonen," la han til.
Det mest "berømte innslaget" på Pluto er sannsynligvis det blæste terrenget. Det avblåste terrenget er felt av skyskraper-størrelse, taggete landformer laget av først og fremst metan. De blir funnet i store høyder nær ekvator. Kan de være en gjenstand for Plutos bankende nitrogenhjerte?
I sin artikkel sier forskerne “… i perioder med ekvatorial akkumulering av CH4 (metan) is, retrorotasjonen og injeksjonen av kald N2-rik luft fra Sputnik Planitia kunne transportere og skyve gassformig CH4 vestover, slik at den favoriserer akkumulering av CH4-is på de vestligste lengdegrader (det vil si øst for Sputnik Planitia) som fører til dannelsen av det blærede terrenget der. "
De sier også at “… ryggene (” bladene ”) av Bladed Terrain-avsetningene viser en dominerende N-S-orientering, som også delvis kan stamme fra dette særegne atmosfæriske sirkulasjonsregimet.”
Foreløpig virker det usikkert om disse nitrogenvindene kan forårsake det blæste terrenget. Men teamet har til hensikt å prøve å finne ut av det. "I fremtiden planlegger vi å utforske disse ideene ytterligere og undersøke prosessene som fører til disse langsgående asymmetrier og særegne geologiske formasjoner, ved å bruke langsiktige GCM-simuleringer med høy oppløsning."
I sin konklusjon sier forfatterne: "Arbeidet vårt bekrefter at til tross for en frossen overflate og en tøff atmosfære, er Plutos klima bemerkelsesverdig aktivt." Mye mer aktiv enn noen antagelig trodde.
New Horizons klarte ikke å gå i bane rundt Pluto. Det er vanskelig å gjøre, og det var aldri oppdraget. NASA vurderer en Pluto-orbiter i fremtiden, men i mellomtiden lærte vi alt vi lærte om den iskalde dvergplaneten fra en enkelt fly-by. Likevel lærte vi nok å bli fascinert, og å ville vite mer om denne fascinerende, mystiske verdenen.
"Pluto har noe mysterium for alle," sa Bertrand.
Mer:
- Pressemelding: PLUTO'S ICY HEART MAKES WINDS BLOW
- Forskningsartikkel: Plutos bankende hjerte regulerer den atmosfæriske 2 sirkulasjonen: resultater fra høyoppløselig og 3 flerårige numeriske klimasimuleringer
- Space Magazine: NASA vurderer nå et Pluto Orbiter Mission
