Nitrogénszeleket vet a Pluto szívverése

Kategória: 

Vajon miben hasonlít a Föld és a Pluto? A Föld egy vibráló, élő planéta, míg a Pluto hideg és élettelen. Mégis van bennük valami közös: a nitrogén. A földi légkör 78%-a nitrogén, és a Pluto légkörének fő összetevője is az, bár a pontos arányt nem ismerjük.

A Pluto felszíni hőmérséklete -231 Celsius-fok körül van, így ott a nitrogén nagy része fagyott. Egy új tanulmány szerint a fagyott nitrogén szeleket vet a Plutón, amelyek a felszínt is formálják.

Azelőtt, hogy a NASA New Horizons űrszondája megérkezett volna a Plutóhoz, nem sokat tudtunk a felszínéről. A szonda 2015 júliusában érkezett meg a törpebolygóhoz, és meglepve tapasztaltuk, hogy a Pluto sokkal aktívabb, mint hittük. A másik meglepetés a hatalmas, világos színű Tombaugh-régió volt.

A New Horizons küldetésvezetői Tombaugh-régiónak nevezték el a Pluto szív alakú felszíni képződményét Clyde Tombaugh csillagász emlékére, aki felfedezte a törpebolygót. A szív formájú terület fényes, nyugati felét pedig informálisan Szputnyik-síkságnak hívják. Fölötte balra olyan felszíni képződmények láthatók, amelyek eltérő színe egy-egy komplex földtani és éghajlattani történetről mesél. (Forrás: NASA/JHUAPL/SwRI)

A Tombaugh-régió különös hely. Formája egy szívre hasonlít, így előfordul, hogy úgy utalnak rá, mint a Pluto szívére. A szív nyugati fele a Szputnyik-síkság, ahol vízjégből álló, 6200 méter magas hegyek és egy hatalmas, nitrogénjéggel borított síkság található.

A Szputnyik-síkság déli részéről készült, jegyzetekkel ellátott felvétel jól szemlélteti a terület komplexitását, ideértve a Pluto sokszög-formájú jeges síkságait, a két hegységet és egy ősi, kráterekkel tarkított területet, amelyen valószínűleg sokkal fiatalabb, jeges lerakódások vannak. A középen látható hatalmas kráter nagyjából 50 kilométer széles. (Forrás: NASA/JHUAPL/SwRI)

Egy nemrég megjelent tanulmány szerint a Szputnyik-síkság hatalmas nitrogénraktára kelti a Pluto szeleit, és alakítja a törpebolygó felszínét. A tanulmány, amelynek vezető szerzője Tanguy Bertrand (NASA Ames Research Center), a Journal of Geophysical Research című folyóiratban jelent meg.

A Pluto légköre főként nitrogénből, valamint kevés szén-dioxidból és metánból áll. A Szputnyik-síkságon nagy mennyiségű fagyott nitrogén terül el, amelynek egy része nappal szublimál, és a nitrogéngáz a légkörbe kerül. Éjjel a folyamat megfordul, a nitrogén megfagy, és a felszínre hull. A ciklus minden nap megismétlődik, és a hatása olyan, mint egy pumpáé vagy szívverésé, ami a planéta körül pumpálja a nitrogénszeleket.

A szél a törpebolygó forgási irányával ellentétes irányba fúj, és valószínűleg ennek köszönhetőek a felszín szokatlan képződményei. Ahogy a nitrogénben gazdag szél fúj a felszín felett, hőt és jégszemcséket szállít. Sötét szélcsíkokat és sötét területeket is létrehoz az északi és északnyugati régiókban.

„Ez rávilágít arra a tényre, hogy a Pluto légköre és szelei – annak ellenére, hogy a légkör alacsony sűrűségű – hatással vannak a felszínre.” – mondta Bertrand.

A Tombaugh-régióról készült, nagyfelbontású képekből álló mozaikon látszanak a Norgay Montes jeges hegyláncai és a Szputnyik-síkság. Az összeállítás a New Horizons űrszonda LORRI képalkotójának a 2015. július 14-i közelítés során rögzített nagyfelbontású képeiből, valamint a Tombaugh-régióról készült nagyobb látószögű, alacsonyabb felbontású felvételéből készült. (Forrás: NASA/JHUAPL/SWRI/ Marco Di Lorenzo/Ken Kremer/kenkremer.com)

A Pluto szívének bal oldala, a Szputnyik-síkság alacsonyabban fekszik, mint a törpebolygó többi része, és itt található a nitrogén nagy része. Az 1000 kilométeres jégréteg egy 3 kilométer mély medencében terül el. A szív jobb oldalán főként fennsíkok és nitrogéngleccserek vannak.

A Pluto hatalmas nitrogénjég síkságát Szputnyik-síkságnak hívják. Ez a Pluto szívének nyugati fele. (Forrás: NASA/JHUAPL/SwRI)

A Pluto légköre leheletvékony. Nagyjából százezerszer vékonyabb, mint a Földé. Hogyan alakíthatja a felszínt a szél egy ilyen ritka légkör esetén?

Bertrand csapata a New Horizons adatai alapján felállított egy időjárás-előrejelző modellt, amellyel szimulálták a nitrogénszeleket. A kutatócsoport úgy találta, hogy a 4 kilométer magasság feletti szelek a Pluto forgási irányával ellentétes irányban fújnak. A Tombaugh-régió fagyott nitrogénje az északi területeken szublimál, majd délen újra megfagy, és ez a folyamat indítja be a nyugati irányú szeleket. Ez valószínűleg egyedi a Naprendszerben, talán csak a Neptunusz holdja, a Triton jelent kivételt.

A kutatók egy másik áramlást is találtak. Egy erős, nagy sebességű szelet a felszín közelében, ami a Szputnyik-síkság medencéjének nyugati peremén fúj. Hasonló, a táj kontúrjait követő szelek a Földön is fújnak.

Alig 15 perccel a Pluto 2015. július 14-i megközelítése után a NASA New Horizons űrszondája visszanézett a Nap irányába, és lefotózta a robusztus jéghegyeket és a Pluto horizontjáig nyúló jeges síkságokat. A kép jobb oldalán terül el a Szputnyik-síkság, balra a 3500 méter magas hegyláncok, köztük a Norgay Montes és hátrébb, a láthatáron a Hillary Montes. (Forrás: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute)

A tanulmány szerint a szelet a kifagyó nitrogéngáz kelti. A Szputnyik-síkság magas szirtjei a medencében csapdába ejtik a hideg gázt, ami ott keringve fejti ki a hatását.

Ha a Pluto nitrogén-szívverése kelti ezeket a szeleket, akkor ez megmagyarázhatja a szélcsíkokat és a Szputnyik-síkságtól nyugatra eső sötét síkságokat. Ha a szél elég hőt szállít a felszín felmelegítéséhez, akkor létrejöhetnek hasonló képződmények. Az általa mozgatott köd sötétebbé teheti és erodálhatja a jeget. Ha pedig a szél ellentétes irányba fúj – vagyis a Pluto forgásával megegyező irányba, akkor a táj nagyon más lehet.

„A Szputnyik-síkság éppolyan fontos lehet a Pluto éghajlatára nézve, mint az óceánok a Földön.” – mondta Bertrand. „Ha eltüntetnénk a Szputnyik-síkságot, a Pluto szívét, nem létezne ez az áramlás.”

A Pluto legismertebb képződménye az úgynevezett Bladed Terrain: a területet felhőkarcoló méretű jéghegyek borítják, amelyeket főként metánjég alkot. Az egyenlítő közelében helyezkednek el, magasan fekvő felszínen. Elképzelhető, hogy ezeket is a Pluto nitrogénszívének köszönhetjük?

A Pluto jéghegyei, ahogy a New Horizons űrszonda 2015 júliusában látta. (Forrás: NASA/JHUAPL/SwRI)

A tanulmányban a kutatók azt írják: „… a CH4 (metán) jég egyenlítői felhalmozódásakor a retrográd forgás és a Szputnyik-síkságról származó, hideg N2-gazdag levegő gáznemű CH₄-et szállíthat és nyomhat nyugat felé, és ez kedvez a CH₄-jég felhalmozódásának a nyugati hosszúságokon (vagyis a Szputnyik-síkságtól keletre), ami a Bladed Terrain kialakulásához vezet.”

Egyelőre bizonytalan, hogy a nitrogénszelek hozhatták-e létre a jéghegyeket. A kutatócsoport célja most ennek kiderítése. Annyi azonban bizonyos, hogy a Pluto időjárása sokkal aktívabb, mint bárki gondolta.

Forrás: 
ORIGO