Jorden og Pluto har ikke meget til fælles. Jorden er en levende, levende verden, hvorimod Pluto er kold, fjern og livløs. Men en ting, de har til fælles, er nitrogen. Jordens atmosfære er omkring 78% nitrogen, og Plutos primære atmosfæriske bestanddel er også nitrogen, selvom den nøjagtige procentdel er uklar.
På Pluto, hvor overfladetemperaturen er ca. 42 Kelvin (-231 Celsius), fryses det meste af det kvælstof. En ny undersøgelse siger, at Plutos frosne nitrogen driver planetens vinde og former sine funktionsoverflader.
Før NASA's New Horizons-rumfartøj ankom til Pluto, vidste vi ikke meget om planeten eller dens overfladefunktioner. Da rumfartøjet ankom i juli 2015, var vi alle overrasket over at finde ud af, at Pluto var et meget mere aktivt sted, end vi troede. Det var også, da vi første gang så Tombaugh Regio, en stor, let farvet region på planeten.
Tombaugh Regio er et meget underligt sted, for menneskers øjne alligevel. Det har to store lobber, der får det til at se ud som et hjerte, og astronomer kalder det undertiden ”hjertet af Pluto.” Den vestlige lob kaldes Sputnik Planitia, og den har 6200 meter høje bjerge (Tenzing Montes, tidligere Norgay Montes) lavet af vandis og en enorm slette, der er dækket med nitrogenis.
Et nyt papir siger, at den enorme kvælstofaflejring i Sputnik Planitia driver Plutos vinde og former planets overflade. Papiret har titlen "Plutos bankende hjerte regulerer den atmosfæriske cirkulation: resultater fra høj opløsning og flerårig numerisk klimasimulering." Det er offentliggjort i Journal of Geophysical Research. Den største forfatter er Tanguy Bertrand, en astrofysiker og planetarisk videnskab ved NASAs Ames Research Center.
"Pluto har noget mysterium for alle."
Tanguy Bertrand, hovedforfatter, Ames Research Center
Det meste af Plutos tynde atmosfære er nitrogen, og der er også små mængder kuldioxid og methan. En stor mængde frosset nitrogen sidder i Sputnik Planitia, og i løbet af dagen stiger temperaturen nok til at sublimere det og omdanne det til damp. Om natten vender processen, og nitrogenet fryser igen og falder til overfladen. Hver gang cyklussen gentager sig fungerer den som en pumpe eller en "hjerterytme", der pumper kvælstofvind rundt om planeten.
Denne vind flyder i den modsatte retning af planetens rotation, og den kan være ansvarlig for usædvanlige overfladefunktioner på planeten. Når den tynde, nitrogenrige vind blæser langs overfladen, transporterer den varme, iskerner og uklarhedspartikler for at skabe mørke vindstræk og sletter over de nordlige og nordvestlige regioner.
”Dette fremhæver det faktum, at Plutos atmosfære og vinde - selvom dens atmosfære er meget lav - kan påvirke overfladen,” sagde Tanguy Bertrand, en astrofysiker og planetvidenskabsmand ved NASAs Ames Research Center i Californien og undersøgelsens hovedforfatter.
Regionen Sputnik Planitia, eller den venstre flamme af Plutos hjerte, er lavere højde end resten af planeten, og den har det meste af kvælstof. Sputnik Planitia er en 1.000 kilometer (620 mile) isplade placeret i et 3 km (1,9 mil) dybt bassin. Den højre flamme er for det meste højland og nitrogengletsjere.
”Før nye horisonter troede alle, at Pluto ville blive en netball - helt flad, næsten ingen mangfoldighed,” sagde Bertrand i en pressemeddelelse. ”Men det er helt anderledes. Det har en masse forskellige landskaber, og vi prøver at forstå, hvad der foregår der. ”
At beskrive Plutos atmosfære som tynd er en underdrivelse. Det er omkring 100.000 gange tyndere end Jorden. Så hvordan formes vind i en atmosfære, der tynder landskabet?
Bertrands team hentede data fra Pluto's New Horizons flyby og byggede derefter en vejrprognosemodel for at simulere nitrogenvindene.
Holdet fandt, at vind over 4 km (2,5 miles) blæser mod vest, hvilket er i modsat retning af Plutos omdrejning. Når frosset nitrogen i Tombaugh Regio sublimerer til damp i nord og derefter bliver is igen i syd, udløser denne bevægelse de vestlige vinde. Denne situation er sandsynligvis unik i vores solsystem, med den mulige undtagelse af Triton, Neptuns måne.
Forskerne fandt også en anden vindstrøm. Denne er en stærk, hurtigt bevægende vind tæt på overfladen. Det blæser langs den vestlige kant af Sputnik Planitia-bassinet. Der er lignende vindmønstre på Jorden, der følger landskabets konturer.
Vinden drives af nitrogendampen, der kondenserer tilbage til is, ifølge undersøgelsen. Sputnik Planitias højhøjde klipper fælder kold luft inde i bassinet. Når det cirkulerer der, bliver det stærkere.
Hvis Plutos nitrogenhjerteslag driver disse vinde, kan de muligvis forklare vindstrækkerne og mørke sletter vest for Sputnik Planitia. Hvis vinden bringer nok varme til at varme overfladen, kan det forårsage striber og sletter. Eller det kan aflejre partikler af tåge, som kan mørke og erodere isen. Og hvis vinden blæste i den modsatte retning - hvilket betyder i samme retning som Plutos omdrejning - kunne landskabet være meget anderledes.
”Sputnik Planitia kan være lige så vigtig for Plutos klima som havet er for Jordens klima,” sagde Bertrand. ”Hvis du fjerner Sputnik Planitia - hvis du fjerner hjertet af Pluto - vil du ikke have den samme cirkulation,” tilføjede han.
Den mest "berømte funktion" på Pluto er sandsynligvis det blæste terræn. Det blæste terræn er marker af skyskraberstørrelse, taggete landformer lavet af primært metanis. De findes i store højder nær ækvator. Kunne de være en artefakt af Plutos bankende nitrogenhjerte?
I deres papir siger forskerne ”… i perioder med ækvatorial ophobning af CH4 (metan) is, retro-rotation og injektion af kold N2-rig luft fra Sputnik Planitia kunne transportere og skubbe gasformig CH4 vestpå, så det favoriserer akkumulering af CH4-is ved de vestligste længdegrader (det vil sige øst for Sputnik Planitia), der fører til dannelsen af det blæste terræn der. ”
De siger også ”… rygterne (” klingerne ”) af Bladed Terrain-aflejringerne viser en dominerende N-S-orientering, som også delvis kan stamme fra dette særegne atmosfæriske cirkulationsregime.”
På nuværende tidspunkt ser det ud til at være usikkert, om disse nitrogenvind kan forårsage det blæste terræn. Men holdet har til hensigt at prøve at finde ud af det. "I fremtiden planlægger vi at udforske disse ideer yderligere og undersøge processerne, der fører til disse langsgående asymmetrier og særegne geologiske formationer, ved hjælp af langvarige GCM-simuleringer i høj opløsning."
I deres konklusion siger forfatterne "Vores arbejde bekræfter, at Plutos klima trods en frosset overflade og en svag atmosfære er bemærkelsesværdigt aktiv." Meget mere aktiv end nogen sandsynligvis troede.
New Horizons kunne ikke komme ind i kredsløb omkring Pluto. Det er svært at gøre, og det var aldrig dens mission. NASA overvejer en Pluto orbiter i fremtiden, men i mellemtiden alt det, vi lærte om den iskolde dværgplanet, lærte vi af en enkelt fly-by. Alligevel lærte vi nok at blive fascinerede og ønske at vide mere om denne fascinerende, mystiske verden.
”Pluto har noget mysterium for alle,” sagde Bertrand.
Mere:
- Pressemeddelelse: PLUTO'S ICY HEART MAKES WINDS BLOW
- Forskningsartikel: Plutos bankende hjerte regulerer den atmosfæriske 2 cirkulation: resultater fra høj opløsning og 3 flerårige numeriske klimasimuleringer
- Space Magazine: NASA overvejer nu en Pluto Orbiter Mission
