Astronomie

L'atmosphère de Pluton s'effondre-t-elle ?

L'atmosphère de Pluton s'effondre-t-elle ?

Il y avait des théories selon lesquelles l'atmosphère de Pluton s'effondre lorsqu'elle s'éloigne trop du soleil.

Ensuite, j'ai lu des articles qui disent que non.

Mais la NASA dit que la pression de surface a baissé récemment (ce qui implique que c'est le cas).

Existe-t-il des données claires sur ce qui se passe ?


Trouvé ce lien par Emily Lakdawalla, elle a écrit une explication détaillée sur les saisons de Pluton et son mouvement à travers le système solaire. Ici les recherches semblent contredire l'effondrement de l'atmosphère et et ici 3 modèles et recherches sur Pluton. Il semble que le modèle le plus probable donne la pression la plus élevée dans l'atmosphère entre 2020 et 2040, mais aucun effondrement de l'atmosphère. la source


L'atmosphère de Pluton pourrait s'effondrer et disparaître d'ici 2030

La navigation n'a pas été facile pour Pluton en tant que planète naine la plus petite, la plus éloignée et la plus glaciale de tout le système solaire.

Non seulement Pluton a été exclue de la liste officielle des planètes du système solaire en 2006, mais maintenant les scientifiques ajoutent "l'effondrement atmosphérique" aux menaces auxquelles la planète naine la plus célèbre de la galaxie est confrontée.

L'atmosphère de Pluton se dissout

Une équipe de scientifiques a suivi les changements saisonniers de la pression à la surface de Pluton à l'aide d'occultations stellaires au sol, qui se produisent lorsqu'un objet cosmique bloque la lumière provenant d'une source plus éloignée. En analysant la façon dont la planète naine bloque la lumière des étoiles beaucoup plus éloignées, les chercheurs peuvent obtenir plus de détails sur l'atmosphère de Pluton.

Résultats qui seront publiés dans la revue Astronomie et astrophysique montrent que l'atmosphère est susceptible de geler et de s'effondrer dans un avenir proche.

"Nous avons pu construire des modèles saisonniers de Pluton et comment il réagit aux changements avec la quantité de lumière solaire qu'il reçoit lorsqu'il orbite autour du Soleil", a déclaré Andrew Cole, astronome de l'Université de Tasmanie.

Pluton est déjà connue pour être la planète naine la plus froide du système solaire, mais il a ajouté que l'équipe a découvert qu'elle peut devenir si froide pendant certaines saisons que l'azote gèle hors de l'atmosphère lorsque Pluton est la plus éloignée du soleil lors de l'hiver de son hémisphère nord.

"La pression atmosphérique a triplé au cours des trois dernières décennies, mais alors que la planète naine est en orbite, notre modélisation a montré que la majeure partie de l'atmosphère se condenserait à presque rien", a poursuivi Cole. "Ce que montrent nos prévisions, c'est que d'ici 2030, l'atmosphère va geler et disparaître sur toute la planète."

Comment l'effondrement atmosphérique de Pluton se produira

Pluton, avec son orbite allongée inclinée, met 248 années terrestres pour orbiter autour du soleil. Depuis 1989, lorsque la planète naine a atteint sa distance la plus proche du soleil, elle a régulièrement reculé et ses températures ont baissé en conséquence.

Des observations antérieures ont révélé que la pression atmosphérique de Pluton n'avait pas baissé en réponse à sa baisse de température. Au lieu de cela, la pression atmosphérique a en fait commencé à augmenter, à la grande surprise des scientifiques.

La nouvelle recherche fournit une réponse, expliquant que Pluton s'éloigne peut-être du soleil, mais que le pôle nord est exposé à la lumière du soleil à ce point de son orbite. Cela signifie que la calotte glaciaire d'azote se transforme à nouveau en gaz.

Cependant, une nouvelle modélisation climatique de l'atmosphère de la planète naine s'attend à ce que les choses changent très bientôt. Au fur et à mesure que Pluton s'éloigne du soleil, la lumière s'affaiblit et devient insuffisante pour réchauffer le pôle sud.

Finalement, son atmosphère s'effondrera et gèlera à la surface.

Si Pluton gèle effectivement, il apparaîtra beaucoup plus lumineux sur Terre avec la lumière du soleil se reflétant plus intensément sur le gel d'azote. Cependant, le terrain de la planète naine deviendra caché et enterré en dessous.


Instrumentation Nouveaux Horizons

New Horizons est un vaisseau spatial conçu spécifiquement pour collecter les données scientifiques que la NASA a estimé qu'elles répondraient aux questions les plus importantes sur Pluton, Charon et son système. Les objectifs spécifiques de la mission comprenaient la cartographie de la composition de la surface et des températures de Pluton et Charon, l'étude de la géologie et de l'atmosphère de Pluton et de Charon et la recherche d'anneaux et d'autres satellites. Une fois qu'une liste de questions importantes a été générée, des instruments scientifiques spécifiques ont été créés pour mesurer et collecter ces données. En gardant à l'esprit que la charge utile devait être légère et économe en énergie, la NASA a sélectionné 7 instruments (Fig. 2) :

Figure 2 : Image de New Horizons Lien : https://www.nasa.gov/mission_pages/newhorizons/spacecraft/index.html Auteur : NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute

Imageur de reconnaissance longue portée (LORRI)

– Une caméra longue portée à haute résolution.

Vent solaire à Pluton (SWAP)

– Un spectromètre pour mesurer le vent solaire et le taux de fuite de l'atmosphère.

Enquête scientifique sur le spectromètre de particules Pluton Energetic (PEPSSI)

– Comme SWAP, PEPSSI mesure les ions quittant l'atmosphère, mais donne plus de données mathématiques.

Alice

– Un spectromètre d'image ultraviolet qui collecte des données sur la composition de l'atmosphère entourant Pluton et Charon.

Ralph

– Un télescope et une caméra couleur.

Compteur de poussière étudiant (SDC)

– Un instrument fabriqué par des étudiants qui collecte continuellement la poussière de l'espace.

Expérience scientifique radio (REX)

– Mesure la composition et la température de l'atmosphère.

Chacun de ces instruments contient plusieurs capteurs pour collecter les données nécessaires, mais pourrait également servir de sauvegarde si l'un des autres instruments venait à tomber en panne¹.


Résumé

Lorsqu'un fragment de poussière interplanétaire frappe l'atmosphère terrestre, il brûle pour créer un météore. Des flux de particules de poussière voyageant ensemble dans l'espace produisent des pluies de météores, dans lesquelles nous voyons des météores diverger d'un point dans le ciel appelé le radiant de la pluie. De nombreuses pluies de météores se reproduisent chaque année et sont associées à des comètes particulières qui ont laissé de la poussière lorsqu'elles se sont approchées du Soleil et que leurs glaces s'évaporent (ou se sont brisées en morceaux plus petits).

14.2 Météorites : pierres du ciel

Les météorites sont les débris de l'espace (principalement des fragments d'astéroïdes) qui survivent pour atteindre la surface de la Terre. Les météorites sont appelées trouve ou alors chutes selon la façon dont ils sont découverts, la source la plus productive aujourd'hui est la calotte glaciaire de l'Antarctique. Les météorites sont classées en fers, fers pierreux ou pierres en fonction de leur composition. La plupart des pierres sont des objets primitifs, datés de l'origine du système solaire il y a 4,5 milliards d'années. Les plus primitives sont les météorites carbonées, comme Murchison et Allende. Ceux-ci peuvent contenir un certain nombre de molécules organiques (riches en carbone).

14.3 Formation du système solaire

Une théorie viable de la formation du système solaire doit prendre en compte les contraintes de mouvement, les contraintes chimiques et les contraintes d'âge. Les météorites, les comètes et les astéroïdes sont des survivants de la nébuleuse solaire à partir de laquelle le système solaire s'est formé. Cette nébuleuse est le résultat de l'effondrement d'un nuage interstellaire de gaz et de poussière, qui s'est contracté (en conservant son moment angulaire) pour former notre étoile, le Soleil, entourée d'un mince disque tournant de poussière et de vapeur. La condensation dans le disque a conduit à la formation de planétésimaux, qui sont devenus les éléments constitutifs des planètes. L'accrétion de matériaux en chute a chauffé les planètes, conduisant à leur différenciation. Les planètes géantes étaient également capables d'attirer et de retenir le gaz de la nébuleuse solaire. Après quelques millions d'années d'impacts violents, la plupart des débris ont été emportés ou éjectés, ne laissant que les astéroïdes et les restes cométaires survivants jusqu'à présent.

14.4 Comparaison avec d'autres systèmes planétaires

La première planète entourant une étoile lointaine de type solaire a été annoncée en 1995. Vingt ans plus tard, des milliers d'exoplanètes ont été identifiées, y compris des planètes dont la taille et la masse se situent entre celles de la Terre et de Neptune, que nous n'avons pas dans notre propre système solaire. Quelques pour cent des systèmes d'exoplanètes ont des « Jupiters chauds », des planètes massives qui orbitent près de leurs étoiles, et de nombreuses exoplanètes sont également sur des orbites excentriques. Ces deux caractéristiques sont fondamentalement différentes des attributs des planètes géantes gazeuses de notre propre système solaire et suggèrent que les planètes géantes peuvent migrer vers l'intérieur depuis leur lieu de formation où il fait suffisamment froid pour que la glace se forme. Les données actuelles indiquent que les petites planètes rocheuses (de type terrestre) sont courantes dans notre Galaxie, en effet, il doit y avoir des dizaines de milliards de telles planètes semblables à la Terre.

14.5 Évolution planétaire

Après leur commencement commun, chacune des planètes a évolué sur son propre chemin. Différents résultats possibles sont illustrés par la comparaison des planètes telluriques (Terre, Vénus, Mars, Mercure et la Lune). Tous sont des objets rocheux et différenciés. Le niveau d'activité géologique est proportionnel à la masse : plus élevé pour la Terre et Vénus, moindre pour Mars et absent pour la Lune et Mercure. Cependant, les marées d'un autre monde proche peuvent également générer de la chaleur pour stimuler l'activité géologique, comme le montrent Io, Europa et Encelade. Pluton est également actif, à la surprise des planétologues. À la surface des mondes solides, les montagnes peuvent résulter d'impacts, de volcanisme ou de soulèvement. Quelle que soit leur origine, des montagnes plus hautes peuvent être supportées sur des planètes plus petites qui ont moins de gravité en surface. Les atmosphères des planètes terrestres peuvent avoir acquis des matériaux volatils des impacts de comètes. La Lune et Mercure ont perdu leur atmosphère la plupart des volatiles sur Mars sont gelés en raison de sa plus grande distance du Soleil et de son atmosphère plus fine et Vénus a retenu du CO2 mais perdu H2O quand il a développé un effet de serre massif. Seule la Terre a encore de l'eau liquide à sa surface et peut donc supporter la vie.


Un monde de neige

Comme le rapporte Scientific American, Pluton est l'un des rares corps du système solaire qui semble avoir une forme de neige, les autres incluent Titan, Io, Mars et, bien sûr, la Terre. Mais sur Pluton, de manière unique, presque toute l'atmosphère peut tomber sous forme de neige.

En hiver plutonien, la majeure partie de l'atmosphère se condense en matière solide à la surface. En toute justice, nous ne savons pas si ces gaz gelés tombent sous forme de grains ou de flocons de neige ou se condensent simplement à la surface comme du givre.

De même, nous ne savons pas encore vraiment si les changements atmosphériques et le gel de Pluton s'accompagnent de vents violents - en bref, d'un blizzard - ou si cela ressemble plus à une légère chute de neige sous une brume glaciale.


Satellites planétaires, naturel

IV.G Le système Pluton-Charon

Peu de temps après la découverte de Pluton en 1930, les scientifiques ont conjecturé que la planète était un satellite échappé de Neptune. Des calculs plus récents ont montré qu'il est peu probable que Pluton ait pu acquérir sa quantité actuelle de moment angulaire lors d'un événement d'éjection. Pluton est très probablement un grand planétésimal datant de la période de formation du système solaire.

En 1978, il a été démontré que Pluton avait sa propre lune, nommée Charon (Fig. 16). Charon apparaît dans des images de haute qualité spécialement traitées comme une masse floue en orbite près de Pluton. Des images plus récentes obtenues par HST montrent les deux corps clairement séparés. Il est plus massif par rapport à son satellite primaire que tout autre satellite : sa masse est d'environ 7 % de celle de Pluton, si l'on suppose que leurs densités sont égales. Le satellite a un noyau rocheux et un manteau de glace d'eau et d'ammoniac. Les mesures spectrales montrent des bandes d'absorption de glace d'eau, mais il n'y a aucune preuve de méthane à sa surface. Apparemment, le méthane (qui est abondant à la surface de Pluton) s'est échappé du champ gravitationnel plus faible de Charon. La surface de Charon doit être suffisamment froide pour que l'azote, difficile à détecter spectralement, existe sous forme solide. L'hémisphère du satellite qui fait face à Pluton est de couleur neutre, tandis que l'hémisphère opposé a une teinte rougeâtre, cette dichotomie implique des panachures de composition superficielles. Entre 1985 et 1990, Pluton et Charon ont subi une série d'éclipses mutuelles, qui ont permis une détermination plus précise de leurs rayons, masses, éléments orbitaux et propriétés de surface individuelles.

ILLUSTRATION 16 . Une image négative du système Pluton-Charon obtenue par J. W. Christy. Charon est la goutte étendue en haut à droite de Pluton. (Photo avec l'aimable autorisation de l'Observatoire naval des États-Unis.)


La brume bleue étrange sur Pluton n'est pas paranormale, mais c'est un poison mortel

Pluton a l'air d'être hanté. Cet anneau bleu fantomatique qui l'entoure pourrait évoquer des visions d'esprits désincarnés flottant dans l'espace, mais la réalité est peut-être encore plus effrayante.

De nombreuses planètes et lunes, y compris la Terre, sont entourées de brumes, mais celle de Pluton est de loin la plus étrange à ce jour. Même la NASA appelle cela un « smog photochimique ». De nouvelles recherches suggèrent que la brume est composée de cristaux de glace contenant du cyanure. Vous ne pouvez vraiment pas inventer ce genre de choses. Les chercheurs pensent que la lumière du soleil déclenche des réactions chimiques dans la haute atmosphère de Pluton, formant des molécules comme le cyanure d'hydrogène, qui est d'ailleurs extrêmement toxique, ainsi que l'acétylène et l'éthylène. Ce n'est pas quelque chose que n'importe qui voudrait respirer.

Plus de Pluton

"Le rayonnement solaire peut briser ces molécules et les réactions entre les fragments sont le point de départ d'une chimie organique complexe", a déclaré à SYFY WIRE le planétologue Panayotis Lavvas, qui a récemment dirigé une étude publiée dans Nature Astronomy. "Un produit typique de cette photochimie est le cyanure d'hydrogène."

Les molécules nouvellement formées dans l'atmosphère de Pluton gèlent ensuite en de minuscules particules de glace qui diffusent la lumière du soleil pour la faire apparaître d'un bleu d'un autre monde. Au fur et à mesure que la gravité les fait couler, d'autres gaz se condensent autour d'eux et forment la brume.

La brume sur la lune Titan de Saturne, qui a été observée par la mission Cassini-Huygens, a souvent été comparée à celle de Pluton et de la lune Triton de Neptune (ci-dessous). Ce que la nouvelle recherche suggère également qu'il existe des différences drastiques dans la façon dont la brume de Titan a émergé. Pluton et Triton ont été étudiés par New Horizons. En utilisant les données de Cassini et de New Horizons, les modèles informatiques ont révélé que si Titan subissait des réactions chimiques similaires à celles qui se sont produites sur Pluton, il ne se retrouverait qu'avec environ la moitié de la brume de Pluton.

"Cette différence est due au fait que la température atmosphérique de Pluton est nettement plus froide que celle de Titan", a déclaré Lavvas. « Les particules de l'atmosphère de Titan sont formées à partir de la chimie organique par la formation de grosses molécules. Dans l'atmosphère de Pluton, il y a aussi une chimie organique active, mais les molécules organiques formées peuvent se condenser avant d'atteindre la grande taille moléculaire observée sur Titan.

Une autre différence entre Pluton et Titan est que la brume de Pluton est composée de glaces organiques, tandis que celle de Titan est pleine d'hydrocarbures aromatiques polycycliques, ou HAP. Ce sont les grosses molécules mentionnées par Lavvas, qui sont à base de carbone et se forment à partir d'hydrocarbures plus petits qui se regroupent.

Triton, la lune de Neptune, dont la brume pourrait être similaire à celle de Pluton. Crédit : NASA.

Cela ne s'arrête pas là. Les HAP peuvent continuer et s'agréger en molécules encore plus grosses qui deviennent trop lourdes pour rester flottantes dans la haute atmosphère, de sorte qu'elles s'enfoncent dans les couches inférieures, où elles peuvent croître encore plus en raison de la densité plus élevée qui s'y trouve. Cela se traduit par des aérosols à base de carbone dans la basse atmosphère de Titan.

Les particules organiques de la brume de Pluton interagissent également moins avec l'énergie solaire qui afflue à distance. La brume de Titan a plus de facilité à interagir avec l'énergie du Soleil. Ce que Pluton, Triton et Titan ont en commun, ce sont leurs compositions chimiques atmosphériques. Ils ont tous une atmosphère composée principalement de dioxyde d'azote, de méthane et de monoxyde de carbone (un autre gaz notoirement toxique).

Parce que Pluton est brutalement froid, tout ce qui peut geler, ou au moins se condenser, le fera. Sa température moyenne est de -269 degrés Fahrenheit lorsqu'elle orbite le plus près du soleil et de -387 degrés Fahrenheit lorsqu'elle s'éloigne le plus. Ceci explique pourquoi le cyanure d'hydrogène dans son atmosphère se condense. Sa haute atmosphère saturée signifie simplement qu'il faudra une éternité pour que toutes les molécules de cyanure d'hydrogène se condensent. Les molécules se condensent beaucoup plus facilement dans la basse atmosphère, où d'autres gaz organiques comme le diacétylène (C4H2) prennent également moins de temps à geler.

Bien que la brume de Pluton ne soit pas destinée à la consommation humaine, elle pourrait nous en dire plus sur le type de brume qui pourrait entourer Triton.

"En appliquant la théorie développée pour la brume de Pluton au cas de Triton, nous avons découvert que les glaces organiques peuvent également expliquer les observations de brume de Triton de la mission Voyager II", a déclaré Lavvas. "Le composant de glace organique dominant dans ce cas est l'éthylène (C2H4)."

Au moins, ce no man's land toxique est le dernier endroit où l'on pense envoyer des astronautes. Mars est suffisamment dangereux.


Laurel Kornfeld [avocate de Pluton] en vedette dans le magazine Astronomy


Ce blog invité vient de Laurel Kornfeld, écrivain indépendant et astronome amateur enthousiaste de Highland Park, New Jersey.

La découverte que notre système solaire ne se termine pas avec Pluton ne nous oblige pas à accepter la définition controversée de la planète IAU et à maintenir artificiellement le nombre de planètes du système solaire petit. Il est temps de reconnaître un nouveau paradigme, dans lequel les planètes sont abondantes et incluent des lunes sphériques de géantes gazeuses et de planètes naines. Les astronomes et les éducateurs devraient prendre en compte non seulement le point de vue de l'AIU mais aussi celui qui est dissident, la définition géophysique de la planète et ses implications pour l'étude de notre système solaire. C'est le changement de paradigme que je défends dans l'article ci-dessous.

La blogueuse de la Planetary Society Emily Lakdawalla fait valoir des arguments valables en discutant de la diminution trop fréquente du système solaire par les éducateurs à la suite du vote controversé de l'IAU sur la définition de la planète en 2006.

Elle soutient également, à juste titre, que le système solaire d'aujourd'hui est un quartier plus vaste et plus diversifié, rempli d'un grand nombre de corps planétaires, et qu'il devrait être présenté comme tel par les éducateurs.

Là où elle et d'autres éducateurs en astronomie se trompent, c'est en supposant qu'une étude plus large et plus complète de notre système solaire et de ses mondes exotiques doit être basée sur l'acceptation de la définition de planète de l'AIU, qui exclut que tous les objets du système solaire sauf huit soient désignés comme planètes.

J'ai moi aussi entendu des histoires d'enseignants et de correspondants des médias confus à la suite de la décision de l'AIU faisant référence à Pluton comme étant soit une étoile, une exoplanète, une lune, un astéroïde, une comète ou un corps gazeux. De toute évidence, la décision de l'AIU est responsable de générer beaucoup plus de confusion que de clarté.

Un quartier solaire en expansion

Fait intéressant, de nombreux enseignants considèrent Pluton comme une planète et continuent de l'enseigner comme telle. Certains l'enseignent comme un débat permanent. Mes neveux de 7 et 10 ans comprennent qu'il y a deux façons de voir le système solaire : l'une qui classe uniquement les plus gros corps comme planètes et l'autre qui considère les planètes comme n'importe quel monde sphérique.

Alors que certains jeux, jouets et livres ont retiré Pluton du lexique des planètes, de nombreux imprimés après 2006 ont choisi d'inclure non seulement Pluton mais aussi les autres planètes naines. Témoin du livre du Dr Ken Croswell Dix mondes et le Dr David Aguilar’s National Geographic livre Treize planètes.

McDonalds continue de vendre des Happy Meals dans des boîtes décorées de neuf planètes, au grand désarroi de certains partisans de l'IAU.

Les meilleurs enseignants font confiance à l'intelligence de leurs élèves pour enseigner la question de la définition de la planète comme ce qu'elle est vraiment - un débat en cours. Le professeur de physique de l'Université Elon, Tony Crider, a combiné l'astronomie et le jeu de rôle pour créer un jeu dans lequel des étudiants jouent le rôle d'astronomes lors d'un débat en 1999 et lors de l'Assemblée générale de l'AIU en 2006. Cette leçon originale, amusante et informative a été introduite en 2011 lors d'une réunion de la Société d'astronomie du Pacifique. Il peut être trouvé ici.

En tant qu'astronome amateur et écrivain qui fait de la sensibilisation du public, j'entends de nombreuses histoires d'enseignants non seulement incluant Pluton, mais également les cinq planètes naines nommées dans des leçons sur le système solaire.

Ironiquement, la Planetary Society donne l'exemple avec son ensemble d'ornements de vacances qui comprend des planètes, des planètes naines et des lunes sphériques des géantes gazeuses (planètes satellites). J'ai eu de longues conversations avec d'éminents astronomes et j'ai étudié le paysage changeant de notre système solaire. Ces études m'ont amené à rejeter l'idée que l'ajout de nombreuses nouvelles petites planètes dans la ceinture de Kuiper disqualifie Pluton en tant que planète également.

De plus, mon expérience a été que le vote de l'IAU de 2006 est intrinsèquement compris par beaucoup comme n'étant pas la réponse finale ou même un fait d'accomplir pour les astronomes et les éducateurs qui étudient le système solaire. Nous affinons notre compréhension des objets individuels par les nouvelles données que nous apprenons sur ces objets, et non par les découvertes faites sur d'autres corps.

Oui, l'architecture du système solaire est différente de ce qu'elle était lorsque les adultes d'aujourd'hui grandissaient. Mais cette différence peut tout aussi bien être comprise comme une expansion majeure du système solaire. Plus précisément, nous avons maintenant trois zones planétaires plutôt que deux - les planètes telluriques, les géantes gazeuses et les planètes naines, les planètes naines étant les plus nombreuses.

Mais cela ne fait pas d'eux des planètes.

Rien sur l'orbite de Pluton ne l'empêche d'être classée comme planète. Alors que l'orbite de Pluton est inclinée de 17 à l'écliptique, l'orbite de Mercure est inclinée de 7 à 176. De nombreux systèmes d'exoplanètes multiplanétaires sont différents de notre système solaire, chacune des planètes orbitant dans un plan différent.

Les exoplanètes sont encore plus étranges

Au moins deux systèmes d'exoplanètes contiennent deux planètes géantes en résonances orbitales 3:2, la même résonance qui existe entre Neptune et Pluton. HD 45364 dans la constellation Canis Major en est un exemple.

Gliese 876d, une planète de plusieurs masses terrestres qui orbite plus près de son étoile que Mercure, et WASP-17b, une planète la moitié de la largeur de Jupiter mais deux fois sa masse, les deux orbitent leurs étoiles vers l'arrière, c'est-à-dire dans la direction opposée à leurs étoiles&# 8217 rotation.

Dans le système K0I-730, découvert par la mission Kepler, deux planètes partagent une même orbite, mettant 9,8 jours pour faire le tour de leur étoile mère.

Ces exemples nous disent que ni les orbites excentriques ni les objets ayant migré vers des endroits différents de ceux où ils se sont initialement formés n'empêchent que de tels objets soient désignés comme des planètes.

Les plus gros nains égalent les plus petites planètes

Vous pourriez considérer Charon comme une planète naine à part entière. Les quatre minuscules lunes du système Pluton orbitent en fait non pas uniquement vers Pluton mais Pluton-Charon dans diverses résonances. Pluton et Charon orbitent autour d'un barycentre entre les deux objets, ce qui en fait le seul système planétaire binaire en orbite autour de notre Soleil.

Pluton est estimée à 70 pour cent de roche, et Eris, étant 25 pour cent plus massive que Pluton bien que légèrement plus petite en taille, est probablement plus rocheuse et donc plus semblable à une planète. De nombreux astronomes pensent qu'Eris fournit un exemple de ce à quoi ressemblera Pluton lorsqu'il s'éloignera du Soleil, un monde avec ses gaz gelés à la surface. Pourtant, une étude récente du Dr Catherine Olkin au Southwest Research Institute de Boulder, Colorado, indique que Pluton ne perd jamais complètement son atmosphère sur l'intégralité de son orbite de 248 ans.

Les observations d'Olkin ont révélé que l'atmosphère de Pluton est maintenant trois fois plus épaisse qu'elle ne l'était lors de sa découverte en 1988, malgré le fait que la planète s'éloigne du Soleil depuis son périhélie de 1989.

Elle attribue cette pression atmosphérique plus élevée au fait que la zone située à environ 100 mètres sous la surface de Pluton conserve suffisamment de chaleur pour maintenir au moins une partie de l'azote dans l'atmosphère de Pluton gazeuse tout au long de son orbite elliptique.

Éris conserve-t-il un type d'atmosphère tout au long de son orbite solaire de 550 ans ? Avec un aphélie environ trois fois plus loin que celui de Pluton, la probabilité est non, mais finalement, le seul moyen d'en être certain est d'y aller. Pour vraiment comprendre ces mondes, nous devons les observer de près.

L'envoi de missions de type New Horizons dans des mondes aussi éloignés nécessitera à la fois une coopération internationale et des progrès dans la technologie de propulsion pour raccourcir le temps de trajet des missions robotiques. Néanmoins, faire de cette exploration une priorité est une nécessité si nous voulons devenir des gens de l'espace familiers avec notre propre voisinage céleste.

Et obtenir le soutien du public pour de telles missions nécessite des générations plus jeunes qui ne sont pas seulement conscientes de l'existence de ces planètes, mais qui en sont excitées.

Les structures complexes des planètes naines font comprendre qu'il s'agit de mondes entiers, complexes et énigmatiques, autrement dit de petites planètes. C'est pourquoi il serait inexact d'imaginer les plus grands mondes de la ceinture de Kuiper comme s'apparentant aux astéroïdes entre Mars et Jupiter.

Alors que ces mondes lointains livrent lentement leurs secrets, les nouvelles connaissances nous obligeront continuellement à réviser les schémas de classification reflétant les réalités de ces mondes. Il est déjà concevable d'imaginer une sous-classe de planètes abritant des océans souterrains. Une telle sous-classe pourrait inclure des mondes aussi divers que Pluton, Cérès, Europe, Encelade, Ganymède, Callisto, Titan et Triton.

Trouver un océan souterrain sur Pluton peut très bien présager de trouver des plans d'eau similaires sous la surface de nombreuses autres planètes naines dans la ceinture de Kuiper, Guillaume Robuchon et Francis Nimmo de l'Université de Californie à Santa Cruz ont souligné dans leur article de 2011 dans Astrobiologie magazine. Parce que les océans souterrains pourraient potentiellement abriter une vie microbienne, chacun de ces mondes constitue un autre emplacement potentiel pour cette plus grande recherche de tous.

On peut donc regarder les mêmes données que Lakdawalla et pourtant tirer une conclusion très différente sur notre système solaire. Au lieu de huit planètes, notre système solaire compte cinq planètes telluriques (dont Cérès), dont la plus proche est sur une orbite légèrement inclinée, quatre grandes joviennes, qui peuvent être subdivisées en géantes gazeuses et géantes de glace, et une multitude de planètes naines. , dont tous sauf un orbitent au-delà de Neptune. Cérès pourrait être classé à la fois comme une planète terrestre et une planète naine.

Dans la région des géantes gazeuses, nous avons une multitude de lunes sphériques qui, avec leur complexité, leur composition et leur géologie, peuvent être considérées comme des planètes secondaires ou satellites. Ces mondes présentent certaines des cibles les plus souhaitables pour les futures recherches de vie microbienne et pour la colonisation humaine potentielle du système solaire.

Oui, il y a probablement beaucoup plus de mondes à trouver au-delà de Neptune, et il se peut très bien qu'un objet de la taille de Neptune se cache là-bas. De manière significative, un tel objet ne correspondrait pas à la définition de l'IAU de la planète adoptée en 2006, car à une telle distance, il y a de fortes chances qu'il n'effacerait pas son orbite, même à la taille de Neptune.

Les découvertes des 20 dernières années et plus ont des implications importantes pour l'enseignement des sciences. Non seulement ne devrions-nous pas exclure Pluton des discussions sur le système solaire, mais nous devrions également inclure les planètes de la ceinture de Kuiper récemment découvertes, Sedna, Ceres et les grandes lunes des géantes gazeuses.

Mais pourquoi prétendre que ces objets sont tout sauf fascinants, extrêmement divers, uniques, mais toujours des planètes ? Comme le dit souvent Alan Stern, chercheur principal de New Horizons, le véritable changement de paradigme auquel nous sommes encore en train de nous habituer n'est pas d'un système solaire avec neuf planètes à un avec huit, mais d'un système solaire avec neuf planètes à un avec 50, 100, ou plus.


Le télescope de la NASA dans un avion – SOFIA – trouve des indices cachés dans la brume de Pluton

Lorsque le vaisseau spatial New Horizons est passé près de Pluton en 2015, l'une des nombreuses caractéristiques fascinantes que ses images ont révélées était que ce petit monde glacial du système solaire lointain a une atmosphère brumeuse. Maintenant, de nouvelles données d'aides expliquez comment la brume de Pluton est formée à partir de la faible lumière du Soleil à 3,7 milliards de kilomètres alors qu'il se déplace sur une orbite inhabituelle.

Les observations à distance de Pluton par le télescope de la NASA à bord d'un avion, le Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy, ou SOFIA, montrent que la fine brume qui enveloppe Pluton est constituée de très petites particules qui restent dans l'atmosphère pendant de longues périodes plutôt que de tomber immédiatement dans le surface. Les données de SOFIA précisent que ces particules de brume sont activement reconstituées – une découverte qui révise les prédictions sur le sort de l'atmosphère de Pluton alors qu'elle se déplace dans des zones encore plus froides de l'espace sur son orbite de 248 ans autour du Soleil. Les résultats sont publiés dans la revue scientifique Icarus.

Image fixe d'une animation illustrant Pluton passant devant une étoile lors d'un événement semblable à une éclipse connu sous le nom d'occultation. SOFIA a observé la planète naine alors qu'elle était momentanément rétroéclairée par une étoile le 29 juin 2015 pour analyser son atmosphère. Crédit : NASA

"Pluton est un objet mystérieux qui nous surprend constamment", a déclaré Michael Person, auteur principal de l'article et directeur de l'observatoire astrophysique Wallace du Massachusetts Institute of Technology. « Il y avait eu des indices dans des observations à distance antérieures qu'il pourrait y avoir de la brume, mais il n'y avait pas de preuves solides pour confirmer qu'il existait vraiment jusqu'à ce que les données proviennent de SOFIA. Maintenant, nous nous demandons si l'atmosphère de Pluton va s'effondrer dans les années à venir – elle pourrait être plus résistante que nous ne le pensions. »

SOFIA a étudié Pluton juste deux semaines avant le survol de New Horizon en juillet 2015. Le Boeing 747 modifié a survolé l'océan Pacifique et a pointé son télescope de près de 9 pieds vers Pluton lors d'une occultation, un événement semblable à une éclipse au cours duquel Pluton a projeté une faible ombre sur La surface de la Terre en passant devant une étoile lointaine.

SOFIA a observé les couches intermédiaires de l'atmosphère de Pluton dans les longueurs d'onde de la lumière infrarouge et visible, et peu de temps après, le vaisseau spatial New Horizons a sondé ses couches supérieure et inférieure à l'aide d'ondes radio et de lumière ultraviolette. Ces observations combinées, prises si près dans le temps, ont fourni l'image la plus complète à ce jour de l'atmosphère de Pluton.

Ambiance bleue et brumeuse

Créée lorsque la glace de surface se vaporise sous la lumière lointaine du Soleil, l'atmosphère de Pluton est principalement composée d'azote gazeux, ainsi que de petites quantités de méthane et de monoxyde de carbone. Les particules de brume se forment très haut dans l'atmosphère, à plus de 20 miles au-dessus de la surface, alors que le méthane et d'autres gaz réagissent à la lumière du soleil, avant de pleuvoir lentement sur la surface glacée.


SOFIA a étudié l'ombre de Pluton alors qu'elle traversait la surface de la Terre à plus de 53 000 mph dans la nuit du 29 juin 2015. La planification minutieuse et l'adaptation en temps réel de la trajectoire de vol de l'observatoire menant à l'observation ont permis aux scientifiques d'analyser Atmosphère de Pluton. Crédit : NASA

New Horizons a trouvé des preuves de ces particules lorsqu'il a renvoyé des images montrant une brume teintée de bleu dans l'atmosphère de Pluton. Désormais, les données de SOFIA fournissent encore plus de détails en découvrant que les particules sont extrêmement petites, seulement 0,06-0,10 microns d'épaisseur, soit environ 1 000 fois plus petites que la largeur d'un cheveu humain. En raison de leur petite taille, ils diffusent la lumière bleue plus que les autres couleurs lorsqu'ils dérivent vers la surface, créant la teinte bleue.

With these new insights, scientists are reevaluating their predictions on the fate of Pluto’s atmosphere. Many forecasts indicated that as the dwarf planets moved away from the Sun, less surface ice would be vaporized — creating fewer atmospheric gases while losses to space continued — eventually leading to atmospheric collapse. But rather than collapsing, the atmosphere appears to change on a shorter cyclical pattern.

Applying what they learned from SOFIA to reanalyze previous observations, including from SOFIA’s predecessor the Kuiper Airborne Observatory, shows that the haze thickens and then fades in a cycle lasting just a few years. This indicates that the tiny particles are being created relatively quickly. The researchers suggest that Pluto’s unusual orbit is driving the changes in the haze and therefore may be more important in regulating its atmosphere than its distance from the Sun.

An Armstrong F/A-18 flying safety and photo chase for NASA’s SOFIA 747. Credit: NASA / Jim Ross

Pluto circles the Sun in a long, oval shape, called an elliptical orbit, and at an angle, called an inclined orbit. It also rotates on its side. This causes some areas of the dwarf planet to be exposed to more sunlight at different points in the orbit. When ice-rich regions are exposed to sunlight, the atmosphere may expand and create more haze particles, but as those areas receive less sunlight, it may shrink and become clearer. This cycle has continued even as Pluto’s distance from the Sun has increased, though it’s not clear if this pattern will continue.

“There’s still a lot we don’t understand, but we’re forced now to reconsider earlier predictions,” said Person. “Pluto’s atmosphere may collapse more slowly than previously predicted, or perhaps not at all. We have to keep monitoring it to find out.”

Chasing Pluto’s Shadow

SOFIA was uniquely positioned to study Pluto from afar by taking advantage of a rare moment when Pluto passed in front of a distant star, casting a faint shadow across the Earth’s surface. Momentarily backlit by the star, Pluto’s atmosphere could be analyzed.

Traveling at 53,000 miles per hour, Pluto’s shadow was expected to appear for a brief two minutes over the Pacific Ocean near New Zealand. SOFIA charted its course to intercept, but two hours before the occultation an updated prediction placed the shadow 200 miles to the north.

“Capturing that shadow required a bit of scramble. SOFIA has the benefit of being mobile, but the revised flight plan had to be cleared by air traffic control,” said William Reach, SOFIA’s associate director for science operations. “There were a few tense moments, but the team worked together, and we got clearance. We reached Pluto’s shadow at exactly the right time and were very happy to have made it!”

Remote observations like these allow scientists to monitor planetary bodies in between spacecraft flybys, which can often be separated by many years. The agreement between the data gathered remotely by SOFIA and from New Horizons’ close flyby supports that occultation observations from Earth can provide high quality data between spacecraft missions.

SOFIA, the Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy, is a Boeing 747SP jetliner modified to carry a 106-inch diameter telescope. It is a joint project of NASA and the German Aerospace Center, DLR. NASA’s Ames Research Center in California’s Silicon Valley manages the SOFIA program, science and mission operations in cooperation with the Universities Space Research Association headquartered in Columbia, Maryland, and the German SOFIA Institute (DSI) at the University of Stuttgart. The aircraft is maintained and operated from NASA’s Armstrong Flight Research Center Building 703, in Palmdale, California.


PLANETARY ATMOSPHERES | Jupiter and the Outer Planets

Triton and Pluto

Triton, which is Neptune's largest moon, and Pluto, which is usually the most distant planet from the Sun, are mid-sized icy worlds with tenuous atmospheres whose main constituent, N2, is in vapor pressure equilibrium with solid N2 ice on the surface. The shapes of infrared spectral features in the solid N2 on the surface indicate that the N2 ice temperatures are 38±1 K and 40±2 K on Triton and Pluto, respectively. Over the past few decades, solid CH4, CO, and H2O as well as N2 have been discovered on the surfaces of both bodies solid CO2 has been detected on Triton but not on Pluto. That N2 dominates Triton's atmosphere is suggested by detection of gaseous N2 absorption and emission features at ultraviolet wavelengths by the Voyager spacecraft furthermore, the surface pressure, 14 μbar, is equal to the vapor pressure of N2 ice at 38 K. Analysis of data obtained when a star passed behind Pluto in 1988 indicates that the molecular mass of Pluto's atmosphere is near 28, consistent with either N2 or CO the low vapor pressure of CO relative to N2 suggests that CO is at most a minor constituent. Gaseous CH4 has been detected in the atmospheres of Triton and Pluto, with mole fractions of 2–6×10 −4 and 0.001–0.1, respectively. The low CH4 abundance is consistent with the lower volatility of CH4 relative to N2.

le Voyageur 2 flyby past Triton in 1989 showed a dynamic world with a wealth of atmospheric and surface processes ( Figure 19 ). Despite the low atmospheric mass, several types of airborne particulates were observed. First was a nearly ubiquitous, and very tenuous, haze layer extending to 25 km altitude. The haze probably results from photochemical destruction of CH4 to form C2H6, C2H4, C2H2, and other compounds that condense at Triton's cold temperatures. Second, isolated clouds 70–300 km in length were observed at heights of 1–3 km, which may result from condensation of N2. Third, and most spectacular, four geysers were seen erupting at Triton's surface, sending columns of dark particles to altitudes of 8 km. These particles formed plumes that extended up to 150 km downwind ( Figure 20 ). Analysis of surface wind streaks and orientations of the clouds and plumes suggests that, in Triton's southern mid-latitudes (the region best imaged by Voyager), the winds blow to the north-east at the surface, to the east at 1–3 km altitude, and to the west at 8 km altitude. This wind pattern is consistent with a polar vortex aloft (whose sign changes from east to west with increasing height, consistent with a negative equator-to-pole temperature gradient in thermal wind balance) and a frictional boundary layer at the surface. The north-eastward winds at the surface may result from flow of air away from the south polar cap (modified by the Coriolis acceleration) as N2 ice from the cap sublimes (Note that Triton's rotation is retrograde, that is, from east to west, so the astronomically defined south pole has the same sense of rotation as Earth's north pole.)

Figure 19 . Neptune's moon Triton as imaged by Voyageur 2 in 1989. Varied surface terrains indicate an active geological history. Dark streaks toward the bottom of the image may be dust deposited by geyserlike plumes.

Figure 20 . An active geyser on Triton. Comparison of stereo pairs of images shows that the dark streak curving across the rightmost two-thirds of the image is a cloud at 8 km altitude. The dark material (probably a carbon-rich dust) is ejected from the surface to 8 km altitude within the vertical column visible at the left edge of the dark streak. The material then blows downwind to the right. Sequences of images show substantial time variability in the plume.

The atmospheres of Triton and Pluto are dense enough for transport of latent heat to play an important role in the surface energy balance. Because the vapor pressure of N2 ice depends strongly on temperature, any variation in N2-ice temperature across the surface would cause sublimation (hence cooling) in the warm regions and condensation (hence warming) in the cool regions. This process is efficient enough to guarantee that the nitrogen ice, which covers approximately half of both bodies, maintains constant temperatures across the surface (at 38±1 K on Triton and 40±2 K on Pluto) despite the fact that the absorbed solar and emitted infrared fluxes usually do not balance. Regions lacking N2 ice may attain temperatures up to 60 K.

Voyager measurements at ultraviolet wavelengths indicate that Triton's atmospheric temperature reaches 100 K at altitudes above 300 km. On the basis of the low surface temperature, the 0–300 km atmosphere must therefore contain a stably stratified layer where temperature increases with height. Sunlight is absorbed aloft and conducted down this thermal gradient toward the surface. Nevertheless, the fact that the geyser plumes rose to 8 km before spreading horizontally ( Figure 20 ) indicates that the atmosphere below 8 km is almost neutrally stable (so that temperature decreases with height, perhaps following an adiabat). This is puzzling, because unlike the case in Earth's lower atmosphere, radiation cannot compete with conduction on Triton, so no troposphere (where radiative cooling forces the atmosphere toward convective instability) is expected. Triton's ‘troposphere’ may result instead from mechanically forced turbulence caused by air flow over rough topography.

Little is known about Pluto ( Table 6 ), which has not yet been visited by spacecraft. Our knowledge of Pluto's atmosphere derives largely from the fact that Pluto passed in front of a star in 1988 (an event called a stellar occultation). The dimming of the stellar light occurred gradually rather than suddenly, proving that Pluto has an atmosphere. Analysis of these observations indicates that the surface pressure is at least 3 μbar, but could exceed 100 μbar depending on the exact temperature of the nitrogen ice at the surface. (Over the allowed range of N2-ice surface temperatures, 38–42 K, the vapor pressure ranges from 14 to 160 μbar). Analysis of the occultation data indicates a temperature near 100 K at pressures near 1 μbar, implying that temperature increases with height between the surface and 1 μbar pressure. Pluto's eccentric orbit causes large variations in distance from the Sun over its 248-year orbit, reaching a minimum of 29.7 AU in 1990 and a maximum of 49.5 AU in 2114. Pluto's surface temperature and atmospheric pressure will therefore probably plummet over the next century, although uncertainty in surface properties precludes a firm prediction.

Table 6 . Properties of Pluto

Date of discovery1930
Masse (kg)1.32×10 22
Mass (Earth1)0.002
Radius (km)1145–1200
Surface gravity (m s −2 )0.6
Orbital period (years)248
Orbital semi-major axis (AU)39
Rotation period (days)6.387
Obliquité120°
Excentricité orbitale0.249

Data from Stern and Tholen (1997) Cox AN (ed.) (2000) Allen's Astrophysical Quantities. Springer-Verlag, New York.


Voir la vidéo: Reproduire latmosphère de Pluton dans une boîte de conserve par, doctorante au Latmos (Juillet 2021).