Plutos iskolde hjerte får vindene til at blæse

Et "bankende hjerte" af frossen nitrogen styrer Plutos vinde og kan give anledning til træk på overfladen, ifølge en ny undersøgelse.

Plutos berømte hjerteformede struktur, ved navn Tombaugh Regio, blev hurtigt berømt, efter at NASA's New Horizons-mission fangede optagelser af dværgplaneten i 2015 og afslørede, at det ikke var den golde verden, videnskabsmænd troede, det var.

Nu, ny forskning viser, at Plutos berømte nitrogenhjerte styrer dets atmosfæriske kredsløb. At afsløre, hvordan Plutos atmosfære opfører sig, giver forskerne et andet sted at sammenligne med vores egen planet. Sådanne fund kan udpege både lignende og karakteristiske træk mellem Jorden og en dværgplanet milliarder af miles væk.

Nitrogengas - et grundstof, der også findes i luften på Jorden - omfatter det meste af Plutos tynde atmosfære, sammen med små mængder kulilte og drivhusgassen metan. Frosset nitrogen dækker også en del af Plutos overflade i form af et hjerte. I løbet af dagen, et tyndt lag af denne nitrogenis varmer og bliver til damp. Om natten, dampen kondenserer og danner igen is. Hver sekvens er som et hjerteslag, pumpe nitrogen vinde rundt på dværgplaneten.

Ny forskning i AGU'er Journal of Geophysical Research:Planeter antyder, at denne cyklus skubber Plutos atmosfære til at cirkulere i den modsatte retning af dens spin - et unikt fænomen kaldet retro-rotation. Når luft pisker tæt på overfladen, det transporterer varme, iskorn og dispartikler for at skabe mørke vindstriber og sletter på tværs af de nordlige og nordvestlige regioner.

"Dette fremhæver det faktum, at Plutos atmosfære og vinde - selvom atmosfærens tæthed er meget lav - kan påvirke overfladen, " sagde Tanguy Bertrand, en astrofysiker og planetforsker ved NASAs Ames Research Center i Californien og undersøgelsens hovedforfatter.

Det meste af Plutos nitrogenis er begrænset til Tombaugh Regio. Dens venstre "lap" er et 1, 000-kilometer (620-mile) indlandsis placeret i et 3-kilometer (1,9-mil) dybt bassin ved navn Sputnik Planitia - et område, der rummer det meste af dværgplanetens nitrogenis på grund af dens lave højde. Hjertets højre "lap" består af højland og nitrogenrige gletsjere, der strækker sig ind i bassinet.

"Før New Horizons, alle troede, at Pluto ville være en netbold - fuldstændig flad, næsten ingen mangfoldighed, " sagde Bertrand. "Men det er helt anderledes. Det har mange forskellige landskaber, og vi forsøger at forstå, hvad der foregår der."

Vestlige vinde

Bertrand og hans kolleger satte sig for at bestemme, hvordan cirkulerende luft - som er 100, 000 gange tyndere end Jordens - kan forme træk på overfladen. Holdet hentede data fra New Horizons' 2015 forbiflyvning for at skildre Plutos topografi og dens tæpper af nitrogenis. De simulerede derefter nitrogenkredsløbet med en vejrudsigtsmodel og vurderede, hvordan vinden blæste hen over overfladen.

Gruppen opdagede, at Plutos vinde over 4 kilometer (2,5 miles) blæser mod vest - den modsatte retning fra dværgplanetens østlige spin - i en retro-rotation i det meste af dets år. Når nitrogen i Tombaugh Regio fordamper i nord og bliver til is i syd, dens bevægelse udløser vestlige vinde, ifølge den nye undersøgelse. Intet andet sted i solsystemet har sådan en atmosfære, undtagen måske Neptuns måne Triton.

Forskerne fandt også en stærk strøm af hurtigt bevægende, overfladenær luft langs den vestlige grænse af Sputnik Planitia-bassinet. Luftstrømmen er som vindmønstre på Jorden, såsom Kuroshio langs den østlige udkant af Asien. Atmosfærisk nitrogen, der kondenserer til is, driver dette vindmønster, ifølge de nye resultater. Sputnik Planitias høje klipper fanger den kolde luft inde i bassinet, hvor den cirkulerer og bliver stærkere, når den passerer gennem den vestlige region.

Den intense vestlige grænsestrøms eksistens begejstrede Candice Hansen-Koharcheck, en planetarisk videnskabsmand ved Planetary Science Institute i Tucson, Arizona, der ikke var involveret i den nye undersøgelse.

"Det er meget den slags ting, der skyldes topografien eller omgivelsernes særlige forhold, " sagde hun. "Jeg er imponeret over, at Plutos modeller er avanceret til det punkt, at man kan tale om regionalt vejr."

På den bredere skala, Hansen-Koharcheck syntes, det nye studie var spændende. "Hele dette koncept med Plutos bankende hjerte er en vidunderlig måde at tænke det på, " tilføjede hun.

Disse vindmønstre, der stammer fra Plutos nitrogenhjerte, kan forklare, hvorfor det er vært for mørke sletter og vindstriber vest for Sputnik Planitia. Vinde kunne transportere varme - som ville opvarme overfladen - eller kunne erodere og formørke isen ved at transportere og afsætte dispartikler. Hvis vindene på dværgplaneten hvirvlede i en anden retning, dens landskaber kan se helt anderledes ud.

"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, " han tilføjede.

De nye resultater giver forskere mulighed for at udforske en eksotisk verdens atmosfære og sammenligne det, de opdager, med det, de ved om Jorden. Den nye undersøgelse skinner også lys på et objekt 6 milliarder kilometer (3,7 milliarder miles) væk fra solen, med et hjerte, der betog publikum over hele kloden.

"Pluto har noget mysterium for alle, sagde Bertrand.