Forskere identificerer en mulig kilde til Charons red cap

Forskere fra Southwest Research Institute kombinerede data fra NASAs New Horizons-mission med nye laboratorieeksperimenter og eksosfæriske modeller for at afsløre den sandsynlige sammensætning af den røde hætte på Plutos måne Charon, og hvordan den kan være dannet. Denne første beskrivelse nogensinde af Charons dynamiske methanatmosfære ved hjælp af nye eksperimentelle data giver et fascinerende indblik i oprindelsen af ​​denne månes røde plet som beskrevet i to nyere artikler.

"Før New Horizons afslørede de bedste Hubble-billeder af Pluto kun en sløret klat af reflekteret lys," sagde SwRIs Randy Gladstone, et medlem af New Horizons videnskabsteam. "Ud over alle de fascinerende træk, der blev opdaget på Plutos overflade, afslørede forbiflyvningen et usædvanligt træk på Charon, en overraskende rød kasket centreret på dens nordpol."

Kort efter mødet i 2015 foreslog New Horizons-forskere, at et rødligt "tholin-lignende" materiale ved Charons pol kunne syntetiseres af ultraviolet lys, der nedbryder metanmolekyler. Disse er fanget efter at være flygtet fra Pluto og derefter frosset fast på månens polare områder under deres lange vinternætter. Tholiner er klæbrige organiske rester dannet af kemiske reaktioner drevet af lys, i dette tilfælde Lyman-alfa ultraviolet glød spredt af interplanetariske brintmolekyler.

"Vores resultater tyder på, at drastiske sæsonbestemte stigninger i Charons tynde atmosfære samt lys, der nedbryder den kondenserende metanfrost, er nøglen til at forstå oprindelsen af ​​Charons røde polarzone," sagde SwRI's Dr. Ujjwal Raut, hovedforfatter af et papir med titlen "Charon's Refractory Factory" i tidsskriftet Science Advances . "Dette er et af de mest illustrative og skarpe eksempler på overflade-atmosfæriske interaktioner, der hidtil er observeret ved et planetarisk legeme."

Holdet replikerede Charon overfladeforhold realistisk på SwRIs nye Center for Laboratory Astrophysics and Space Science Experiments (CLASSE) for at måle sammensætningen og farven af ​​kulbrinter produceret på Charons vinterhalvkugle, når metan fryser under Lyman-alfa-gløden. Holdet fodrede målingerne ind i en ny atmosfærisk model af Charon for at vise, at metan nedbrydes til rester på Charons nordpolære plet.

"Vores teams nye 'dynamiske fotolyse'-eksperimenter gav nye grænser for bidraget fra interplanetarisk Lyman-alfa til syntesen af ​​Charons røde materiale," sagde Raut. "Vores eksperiment kondenserede metan i et ultrahøjt vakuumkammer under eksponering for Lyman-alfa-fotoner for at genskabe med høj troværdighed forholdene ved Charons poler."

SwRI-forskere udviklede også en ny computersimulering til at modellere Charons tynde metanatmosfære.

"Modellen peger på 'eksplosive' sæsonbetonede pulsationer i Charons atmosfære på grund af ekstreme skift i forholdene over Plutos lange rejse rundt om Solen," sagde Dr. Ben Teolis, hovedforfatter til et relateret papir med titlen "Extreme Exospheric Dynamics at Charon:Impplications for den røde plet" i Geophysical Research Letters .

Holdet inputte resultaterne fra SwRI's ultrarealistiske eksperimenter i den atmosfæriske model for at estimere fordelingen af ​​komplekse kulbrinter, der kommer fra metan-nedbrydning under påvirkning af ultraviolet lys. Modellen har polære zoner, der primært genererer ethan, et farveløst materiale, der ikke bidrager til en rødlig farve.

"Vi tror, ​​at ioniserende stråling fra solvinden nedbryder den Lyman-alfa-kogte polare frost for at syntetisere stadig mere komplekse, rødere materialer, der er ansvarlige for den unikke albedo på denne gådefulde måne," sagde Raut. "Etan er mindre flygtigt end metan og forbliver frosset til Charons overflade længe efter forårssolopgang. Eksponering for solvinden kan omdanne ethan til vedvarende rødlige overfladeaflejringer, der bidrager til Charons røde hætte."

"Holdet er sat til at undersøge solvindens rolle i dannelsen af ​​den røde pol," sagde SwRI's Dr. Josh Kammer, som sikrede sig fortsat støtte fra NASA's New Frontier Data Analysis Program. + Udforsk yderligere

Pluto 'maler' sin største måne Charon rød