Plutone sotto i riflettori – Parte I: l’atmosfera

A luglio 2015 la sonda New Horizons è giunta vicino al pianeta nano più famoso del Sistema Solare. Dopo mesi di analisi dei dati ottenuti, il team di ricerca della New Horizons ha deciso di pubblicare i risultati di queste analisi in una serie di articoli su Science.

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Cominciamo dall’atmosfera.

Che Plutone avesse un’atmosfera complessa è cosa nota da decenni, ma oltre a ciò finora si sapeva ben poco della sua struttura ed evoluzione.  Grazie ai dati raccolti dalla sonda New Horizons, il team guidato da G. Randall Gladstone ha potuto analizzare a fondo questa atmosfera, determinandone struttura, composizione chimica e velocità di fuga delle sostanze chimiche.

Utilizzando lo strumento REX (Radio Experiment) della sonda, con il quale è stato possibile produrre i profili pressione-temperatura dell’atmosfera, si è determinato che i venti orizzontali debbano essere deboli e che la dinamica atmosferica debba essere guidata dai processi di sublimazione dei ghiacci superficiali, soprattutto nei livelli più bassi dell’atmosfera. Ciò significa che il passaggio di questi ghiaccio dallo stato solido allo stato gassoso genera dei venti verticali nell’atmosfera che sono più intensi dei venti orizzontali.

Lo spettrografo ultravioletto Alice a bordo della New Horizons è stato fondamentale nello studio della composizione chimica dell’atmosfera, mostrando che questa è costituita soprattutto da metano e azoto e rivelando la presenza di prodotti fotochimici, cioè generati dall’interazione della radiazione solare con la materia, come acetilene ed etilene. L’opacità dell’azoto ad elevate altitudini è più bassa di quanto ci si aspettava, consistentemente con basse temperature negli strati più alti dell’atmosfera. Temperature così basse hanno costituito un’inaspettata sopresa per gli scienziati in quanto richiedono la presenza di un agente raffreddante, per ora ignoto. L’identità di questo agente costituisce a questo punto il principale mistero nell’analisi della dinamica atmosferica plutoniana; si sospetta che si possa trattare dell’HCN (acido cianidrico), ma è ancora presto per dirlo.

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Grafico della composizione chimica dell’atmosfera di Plutone. In verde vediamo l’andamento della densità dell’azoto in funzione dell’altitudine, in rosso quella del metano, in viola ed in blu l’acetilene e l’etilene, rispettivamente.

 

Ad elevate altitudini è evidente la presenza di uno strato di foschia costituito da una serie di livelli sottili disposti uno sopra l’altro. Questo strato ha un colore bluastro, consistentemente con una composizione chimica di toline, sostanze che si formano in seguito all’irraggiamento di sostanze organiche semplici come etano e metano.

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Sono stati trovati almeno 20 strati di foschia negli alti livelli dell’atmosfera, che talvolta hanno uno spessore variabile a causa della conformazione superficiale. Ad esempio si può osservare lo strato indicato dalle frecce bianche, che è molto più basso sulla destra rispetto all’altitudine a cui si trova sulla sinistra.

Le osservazioni di New Horizons hanno rivoluzionato la nostra comprensione dell’atmosfera di Plutone“, conclude Gladstone, “regalandoci molte sorprese, tra cui soprattutto il mistero della temperatura più bassa del previsto negli strati atmosferici più alti. Questa temperatura porta ad avere tassi di fuga dei volatili più bassi del previsto e ciò ha importanti implicazioni nello studio dell’evoluzione atmosferica di Plutone“.

[1] G.R. Gladstone et al., The Atmosphere of Pluto as Observed by New Horizons, Science Magazine

 

 

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