Экстремальный холод на Плутоне объяснили смогом
Плутон холоднее, чем можно бы было ожидать. Радиус орбиты в среднем составляет 5 миллиардов километров, но на Плутоне холодно не только потому, что лучи Солнца едва доходят до него; большею роль в охлаждении карликовой планеты играет ее атмосфера.
Когда зонд New Horizons долетел до Плутона, он измерил температуру его атмосферы. Она оказалась на 30 градусов ниже расчетной — -203 ºC, всего на 70 градусов выше абсолютного ноля. Объяснив, почему Плутон такой холодный, планетологи рассчитывают объяснить атмосферные процессы других ледяных миров — спутников планет-гигантов Энцелада и Европы, а также экзопланет.
Атмосфера Плутона состоит в основном из азота (и в этом похожа на земную), в меньших количествах в ней содержатся углеродсодержащие вещества, такие как метан. В верхних слоях, на высоте от 500 до 1000 километров от поверхности, излучение солнца провоцирует химические реакции с участием этих веществ; в числе продуктов этих реакций — углеводороды. Опускаясь в нижние слои, на высоте около 350 километров молекулы углеводородов вступают друг с другом в реакции присоединения и полимеризации. Еще 150 километров ниже — и начинается плотный углеводородный смог, состоящий из взвешенных частиц диаметром в несколько сотен нанометров.
Планетолог Кси Чжан (Xi Zhang) из Калтеха и коллеги сравнили эффект, который оказывает на температуру газа такой туман, и обнаружили, что только углеводородный смог в сочетании с высокой концентрацией цианида водорода в верхних слоях атмосферы может объяснить резкое охлаждение. Принципиально важен размер частиц, образующих смог: отдельные молекулы иначе поглощают и отражают солнечные лучи, чем относительно крупные сгустки вещества.
Существуют и другие гипотезы, объясняющие аномально низкую температуру атмосферы Плутона. Роджер Йелле (Roger Yelle) из университета Аризоны предлагает модель, в которой охлаждение атмосферы — результат отражения солнечной радиации молекулами синильной кислоты. ацетилена и этана в верхних слоях. Разрешить противоречия между учеными сможет телескоп Джеймса Уэбба, запуск которого запланирован на 2019 год.