Fantasiasarja Game of Thronesin popularisoima pahaenteinen varoitus ”talvi on tulossa” pätee yhtä hyvin Plutoon.
Kääpiöplaneetan hatara ilmakehä näyttää olevan huikean romahduksen partaalla vuodenaikojen vaihtumisen ja lähestyvien kylmempien olosuhteiden vuoksi, ilmenee Astronomy & Astrophysics -lehdessä julkaistavasta tutkimuksesta.
Vuonna 1930 löydetyn Pluton ilmakehää alettiin epäillä tähtitieteilijöiden keskuudessa vasta vuoden 1980 tienoilla. Tuo ilmakehä löydettiin alustavasti vuonna 1985 ja vahvistettiin täysin riippumattomilla havainnoilla vuonna 1988.
Lue lisää: I’ve Always Wondered: Mistä tiedämme, mitä Pluton ytimessä on?
Tähtieteilijöillä ei tuolloin ollut mitään keinoa tietää, millaisia dramaattisia muutoksia pienen maailman ohuessa typen, metaanin ja hiilivetyjen muodostamassa kuoressa oli odotettavissa.
Kosminen yhteensattuma
Kosmisen sattuman kautta 1900-luvun viimeisinä vuosikymmeninä ja 2000-luvun ensimmäisinä vuosikymmeninä tapahtui myös Maan, Pluton ja Linnunradan kaukaisen keskuksen tiheiden tähtikenttien onnekas kohtaaminen.
Tämä yhteensattuma tarkoittaa, että Pluto kulkee suhteellisen usein meidän ja taustatähden välistä. Kun näin tapahtuu, sen varjo lankeaa Maan päälle, tapahtumaa, jota tähtitieteilijät kutsuvat peittymiseksi.
Peittymisen aikana mikä tahansa observatorio, joka sattuu sijaitsemaan varjon radan sisäpuolella, voi seurata, kuinka tähti näyttää katoavan, kun Pluto kulkee sen edestä, ja sitten ilmestyvän uudelleen, kun planeettojen kohdistus muuttuu. Missä tahansa paikassa Maan pinnalla Pluton peittyminen kestää korkeintaan pari minuuttia.
Peittämistekniikkaa on käytetty laajalti Aurinkokunnan ulkopuolisten maailmojen, kuten asteroidien, komeettojen, planeettojen ja kääpiöplaneettojen kiertoratojen, renkaiden, kuiden, muotojen ja ilmakehän tutkimiseen.
Vertailemalla sitä, mitä havainnoitsijat näkevät eri paikoissa maapallolla, saadaan selville peittämiskohteen koko ja muoto. Jos kohteella on ilmakehä, muutaman lyhyen sekunnin ajan, kun tähtivalo sammuu ja palaa takaisin, tähtivalo voi muuttua absorption ja taittumisen vuoksi, kun se kulkee planeetan ilmakehän läpi.
Sen jälkeen, kun ensimmäiset onnistuneet peittymismittaukset tehtiin 1980-luvulla, on useilla havainnoinneilla saatu aikaan yhä tarkempia mittauksia Pluton säteestä sekä jatkuvasti tarkennettua käsitystämme sen ilmakehän lämpötilasta ja paineesta.
Pitkä kiertorata ja vuodenaikojen vaihtelu
Pluton kiertoradalla, kuten maapallollakin, on vuodenaikojen vaihtelu, joka johtuu sen napojen kaltevuudesta kiertoratansa tasoa vasten. Pluton pitkän vuoden aikana – joka vastaa 248 Maan vuotta – ensin pohjoisnapa ja sitten etelänapa kallistuvat kohti kaukana olevaa Aurinkoa.
Mutta toisin kuin Maa, Pluton rata on venytetty äärimmäisen elliptiseksi. Sen rata on niin pitkänomainen, että sen etäisyys Auringosta vaihtelee 4,4-7,4 miljardin kilometrin välillä (30-50 kertaa niin paljon kuin Maan ja Auringon välinen etäisyys).
Sen sijaan Maan etäisyys Auringosta vaihtelee vain 3,4 % vuoden aikana. Pluton ilmakehä löydettiin juuri ennen kuin Pluto saavutti lähimmän lähestymisensä Aurinkoa, joka tapahtui vuonna 1989.
Vuoden 1989 jälkeen Pluto on vetäytynyt Auringosta. Lämpötilat ovat vastaavasti laskeneet.
Paineen alaisena
Tähtieteilijät odottivat Pluton alkaessa siirtyä kauemmas Auringosta, että tämä aiheuttaisi sen ilmakehän paineen laskevan samalla tavalla kuin autonrenkaan paine laskee kylmällä säällä ja nousee helteellä. Vuosina 1988-2016 tehdyt havainnot ovat päinvastoin osoittaneet ilmakehän paineen nousseen tasaisesti.
Juuri ennen Nasan New Horizons -luotaimen saapumista vuonna 2015 okkultointimittauksissa havaittiin, että Pluton ilmanpaine on kolminkertaistunut vuoden 1988 jälkeen (vastaava maanpäällinen vertailu olisi verrata Mount Everestin huipulla vallitsevaa painetta merenpinnan tasossa vallitsevaan paineeseen).
Mitkä ovat syynä tähän eroavaisuuteen? Kaikki ajatukset siitä, että peittymismittaukset olisivat virheellisiä, karkotettiin New Horizonsin Radio Science Experiment (REX) -kokeella, joka palautti suorat mittaukset, jotka olivat yhtäpitäviä maanpäällisten havaitsijoiden kanssa.
Uusi tutkimus on ratkaissut mysteerin käyttämällä kausittaista mallia kaasun ja jään kulkeutumisesta planeetan pinnalla.
Vaikka Pluto siirtyy vuosi vuodelta kauemmas Auringosta, sen pohjoisnapa on jatkuvasti auringonvalossa kiertoradan tämän osan aikana, mikä saa sen typpijääpeitteen palaamaan kaasufaasiin.
Tämä selittää ilmakehän paineen nopean nousun viimeisten kolmen vuosikymmenen aikana.
Mutta ilmastomallinnus osoittaa, että tämä suuntaus ei tule jatkumaan.
Talvi on todella tulossa
Pluto siirtyy edelleen kauemmas Auringosta vuoteen 2113 asti, eikä heikko auringonvalo riitä lämmittämään eteläisiä napa-alueita vastaavalla tavalla.
Pitkän pohjoisen syksyn ja talven aikana Pluton ilmakehän odotetaan romahtavan ja huurtuvan pinnalle kuin jää auton tuulilasille kirkkaana ja kylmänä talviyönä.
Lue lisää: Planeetta tai kääpiöplaneetta: kaikki maailmat ovat tutkimisen arvoisia
Alhaisimmillaan ilmakehän ennustetaan olevan alle 5 % nykyisestä paineestaan. Pluton ja Auringon läheisen lähestymisen ja pohjoisen pallonpuoliskon kevään yhdistelmä toistuu vasta vuonna 2237.
Siihen asti on ratkaisevan tärkeää testata ymmärryksemme planeettojen ilmakehämalleista äärimmäisissä matalalämpötila- ja matalapaineolosuhteissa jatkuvien peittymismittausten avulla.
Mutta nämä tilaisuudet harvinaistuvat, kun Pluton rata vie sen näennäisen sijainnin kauemmas galaktisen keskuksen tiheistä tähtikentistä, jotka auttoivat meitä havaintojen tekemisessä.