octubre 19, 2021

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Mala astronomía | La atmósfera de Plutón comienza a congelarse

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La misión New Horizons al sistema solar exterior pasó por Plutón en julio de 2015, deslizándose sobre su superficie por solo 12.500 kilómetros. después de un viaje de 5 mil millones de kilómetros y devolviendo imágenes y datos increíbles del diminuto mundo helado.

La misión fue concebida, diseñada, construida y lanzada en un tiempo récord porque los científicos querían llegar a Plutón lo más rápido posible. ¿Por qué? Debido a que Plutón orbita al Sol en una trayectoria decentemente elíptica, y en 1989 era su punto más cercano al Sol. Después de eso, a medida que se alejaba lentamente de su órbita de 248 años, se enfrió lentamente. Plutón tiene una atmósfera de nitrógeno increíblemente delgada, solo 1 / 100,000º tan gruesa como la de la Tierra, pero está ahí. Sin embargo, a medida que bajaba la temperatura, los científicos temían que se congelara en el momento en que llegara una sonda.

resulta que llegaron a tiempo. La atmósfera, tal como está, todavía funcionaba cuando New Horizons pasó volando. Para 2018, sin embargo, había evidencia de que la atmósfera comenzaba a condensarse.

El 15 de agosto de 2018, visto desde la Tierra, Plutón pasó directamente frente a la estrella. UCAC4 341-187633, que es solo un poco más brillante que el propio Plutón. Un evento como este se llama ocultación, y estos pueden ser extremadamente útiles para los astrónomos; a veces dando el tamaño e incluso la forma del objeto de oclusión.

Para un ocultamiento, el momento y la ubicación lo son todo. Abre un camino a través de la Tierra, como un eclipse solar, y dentro de ese camino lo ves, mientras que afuera no lo ves. Por el ocultamiento de Plutón 2018 el límite sur era Belice y Guatemala en América Central, y el límite norte atravesaba el norte de los Estados Unidos. La línea central, donde la estrella pasaría directamente a través de Plutón, atravesaría México, la costa del Golfo y luego los estados del Atlántico oriental.

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Algunos observadores pudieron medir el brillo de la estrella. Si Plutón no tuviera atmósfera, el brillo de la estrella disminuiría muy rápidamente a medida que el cuerpo sólido del mundo pasara frente a ella. Pero la atmósfera está ahí y se pone muy alto en la superficie, luego, la estrella se desvaneció gradualmente y volvió a aumentar su brillo con el tiempo.. Esto puede informar a los científicos sobre la estructura vertical de la atmósfera, lo que es extremadamente útil para caracterizarla.

El gráfico que se muestra en el diagrama aquí también muestra un fuerte aumento en el brillo justo en el medio del evento. El aire distorsiona la luz, como parece una cuchara doblada en un vaso de agua. A esto se le llama refracción. Cuando la estrella estaba justo al otro lado de Plutón, directamente detrás del centro de Plutón, el aire alrededor del borde del mundo inclinó la luz de las estrellas hacia el observador, provocando lo que se llama un flash central. Si hubiera mirado a través de un telescopio lo suficientemente grande, habría parecido que Plutón estaba rodeado por un anillo de luz brillante. Esto se ve comúnmente en oclusiones donde el objeto de oclusión tiene una atmósfera; le sucedió a la luna de Neptuno, Tritón, por ejemplo. Este destello también puede decirles mucho a los astrónomos sobre la atmósfera del objeto.

Entonces, ¿Cuáles fueron los resultados? Cuando New Horizons pasó por Plutón en 2015, la atmósfera se estaba volviendo más densa, duplicando la presión en la superficie cada década. La nave espacial midió una presión superficial de aproximadamente 11,5 microbars (11,5 millonésimas de Presión al nivel del mar de la Tierra) Dada la tendencia, Se esperaba que la medición de 2018 supere los 14 microbares..

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No fue así: el ocultamiento produjo una presión de 11,4 microbarras, casi exactamente lo mismo que vio New Horizons. Esto indica que la tendencia de presión alcista finalmente se ha detenido.

La atmósfera de Plutón no es como la de la Tierra, donde se ha alcanzado un equilibrio y la presión permanece relativamente constante.*. La atmósfera de Plutón es generada por hielo de nitrógeno en el calentamiento de la superficie y sublimar, convirtiéndose en gas. La velocidad a la que esto sucede depende en gran medida de la temperatura. La órbita de Plutón lo lleva de 4.5 a 7.5 mil millones de kilómetros del Sol, por lo que recibe casi tres veces más luz solar cuando está en perihelio (más cerca del sol) entonces afelio (cuando está más lejos). Esto significa que a medida que comienza a moverse hacia afuera, la temperatura baja lo suficiente como para que el nitrógeno deje de sublimarse y el proceso se invierte, y el gas nitrógeno en el aire comienza a congelarse nuevamente.

¿Pero por qué ahora? Después de todo, ¡Plutón estaba más cerca del Sol casi 30 años antes de la ocultación!

La razón es Inercia térmica. Plutón estaba recibiendo la máxima cantidad de luz solar en 1989, pero incluso cuando (muy lentamente) se alejaba del Sol, todavía recibía luz solar y se calentaba más rápido de lo que podría irradiar ese calor (bueno, -230 ° C no lo es). exactamente cordialidad pero sabes a lo que me refiero). Así que pasó un tiempo antes de que pudiera empezar a enfriarse de nuevo. Esto debe haber comenzado justo después de la llegada de New Horizons.

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Buen momento. Notaré que un ocultamiento de 2015, justo antes del paso elevado de New Horizons, mostró que la atmósfera estaba no colapso, y los resultados se publicaron en 2020 (y publicado a principios de 2021) Así que es gracioso para mí que mientras se analizaban estas observaciones, ¡el ocultamiento de 2018 ya mostraba que el aire se estaba colapsando! A veces, la ciencia lleva un tiempo y los resultados pueden cruzarse.

Si los resultados ocultistas de 2018, que muestran que la atmósfera comienza a congelarse, son correctos, entonces Plutón finalmente está comenzando a enfriarse después de acercarse lo más posible al Sol. El afelio la próxima vez, alrededor del año 2213, estará lo más frío posible. ser. La atmósfera estará casi completamente congelada y probablemente permanecerá así durante otro siglo antes de comenzar lentamente a hincharse nuevamente a medida que la escasa luz solar calienta la superficie.

Con suerte, habremos enviado más sondas (tal vez incluso personas) mucho antes.


*Allí son algunas similitudes; ambos son principalmente nitrógeno y ambos pueden crear cielos azules. Además, el aire de la Tierra se congela un poco; así es como obtenemos nieve. Pero esto sucede en invierno, que se debe a la inclinación axial de la Tierra y no tan lejos del sol.

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