บรรยากาศของดาวพลูโตกำลังจะหายไป

บรรยากาศของดาวพลูโต: มุมมองของดาวเคราะห์เงาที่มีชั้นบาง ๆ สีขาวเรืองแสงอยู่รอบขอบ

ชั้นบรรยากาศของดาวพลูโตสามารถมองเห็นได้เมื่อดาวเคราะห์มีแสงย้อน ดังเช่นในภาพปี 2015 จาก New Horizons ซึ่งถ่ายขณะที่มันเร่งออกจากดาวเคราะห์แคระไปสู่ห้วงอวกาศที่ลึกกว่า ภาพโดย NASA/จอห์น ฮอปกินส์/ สวทช.


บรรยากาศของดาวพลูโตกำลังจะหายไป

ดาวพลูโตที่ห่างไกลมีค่าสูงรูปไข่โคจรรอบดวงอาทิตย์ รูปร่างของวงโคจรทำให้ดาวพลูโตเข้าใกล้ดวงอาทิตย์มากกว่าดาวเนปจูนประมาณ 20 ปีในทุกๆ “ปี” ของดาวพลูโต (248 ปีโลก) ดาวพลูโตอยู่ใกล้ดาวเนปจูนครั้งสุดท้ายในปี 2522 ถึง 2542 และในขณะที่ดาวพลูโตยังอยู่ใกล้โลก นักวิทยาศาสตร์รีบส่งยานอวกาศไปยังดาวพลูโต ในปี 2558 เมื่อนิวฮอไรซันส์ยานอวกาศได้กวาดล้างดาวพลูโตอย่างน่าทึ่ง ข้อมูลที่ส่งคืนมายังโลกบ่งชี้ว่าชั้นบรรยากาศของดาวพลูโตมีความหนาแน่นเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าทุก ๆ ทศวรรษ แต่ล่าสุดในช่วงปี 2018ไสยของดาวฤกษ์โดยดาวพลูโต ซึ่งเป็นเหตุการณ์ที่ย้อนแสงบรรยากาศของดาวพลูโต ข้อมูลบ่งชี้ว่าชั้นบรรยากาศของดาวพลูโตเริ่มลดลงและจะหายไปในที่สุด

นักวิทยาศาสตร์นำเสนอผลลัพธ์เหล่านี้ในวันที่ 4 ตุลาคม 2564 ที่การประชุม DPS ประจำปี ครั้งที่ 53. พวกเขากล่าวว่างานใหม่ของพวกเขายืนยันแนวคิดที่ว่า เมื่อดาวพลูโตอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์อีกครั้งในวงโคจรรูปวงรีสูง บรรยากาศของมันก็กลายเป็นน้ำแข็งและตกลงสู่พื้นผิวเอเลียต ยังของสถาบันวิจัยตะวันตกเฉียงใต้ (SwRI)แสดงความคิดเห็น:


ภารกิจ New Horizons ได้รับ [ข้อมูลที่ยอดเยี่ยมเกี่ยวกับความหนาแน่นของชั้นบรรยากาศของดาวพลูโต] จากการบินผ่านในปี 2015 ซึ่งสอดคล้องกับบรรยากาศมวลของดาวพลูโตที่เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าทุก ๆ ทศวรรษ แต่การสังเกตของเราในปี 2018 ไม่ได้แสดงว่าแนวโน้มนั้นดำเนินต่อไปตั้งแต่ปี 2015

15 สิงหาคม 2018 ไสย

นักดาราศาสตร์บนโลกค้นพบชั้นบรรยากาศของดาวพลูโตเป็นครั้งแรกในปี 1988 ระหว่างการบังเกิดของดาวโดยดาวพลูโต ในเวลานั้นมนุษยชาติทั้งหมดถือว่าพลูโตเป็นดาวเคราะห์ดวงที่เก้าในระบบสุริยะของเรา ตั้งแต่ปี 2549 มันถูกจัดอยู่ในประเภทดาวเคราะห์แคระ ในระหว่างการบังเกิดในปี 1988 แสงของดาวค่อยๆ จางลงก่อนที่มันจะหายไปหลังดาวพลูโต การหรี่แสงแสดงให้เห็นถึงชั้นบรรยากาศบางๆ ของดาวพลูโตที่บิดเบี้ยวอย่างมาก จากนั้น New Horizons ก็สามารถวิเคราะห์บรรยากาศนั้นจากระยะใกล้ได้ ซึ่งมันได้พัดผ่านไปในปี 2015

ตั้งแต่ปี 1988 จนถึงปัจจุบัน นักดาราศาสตร์ได้ติดตามบรรยากาศของดาวพลูโตผ่านของหายากการบดบังของดวงดาวโดยดาวพลูโตเมื่อมองจากพื้นโลก ในตอนเย็นของวันที่ 15 สิงหาคม 2018 พวกเขาพร้อมสำหรับการบดบังอีกครั้งของดาวพื้นหลังที่อยู่ห่างไกลจากดาวพลูโต พวกเขารู้ว่าดาวพลูโตจะผ่านหน้าดาวฤกษ์เมื่อมองจากสหรัฐอเมริกาและเม็กซิโก พวกเขารู้ว่า - ในขณะที่ดาวเคราะห์แคระและชั้นบรรยากาศของดาวนั้นถูกแสงย้อนจากดาวฤกษ์ เงาจางๆ ของดาวพลูโตจะเคลื่อนผ่านพื้นผิวโลก เส้นกึ่งกลางของเส้นทางเงานี้ทอดยาวจากบาจาแคลิฟอร์เนียไปยังเดลาแวร์ นักวิทยาศาสตร์ได้ใช้กล้องโทรทรรศน์ไปตามเส้นทางเงาเพื่อศึกษาดาวพลูโตในระหว่างการบดบัง ในขณะที่บรรยากาศของมันถูกย้อนแสงโดยดาวฤกษ์

เป็นเวลาสองนาทีที่แสงของดาวแบ็คกราวด์ลดลงเมื่อผ่านหลังชั้นบรรยากาศของดาวพลูโต จากนั้นก็เพิ่มขึ้นอีกครั้งเมื่อดาวโผล่ขึ้นมาที่อีกฟากหนึ่งของดาวพลูโต จะเห็นว่าเส้นโค้งแสงในส่วนแทรกของภาพด้านล่าง แต่ทำไมโค้งเป็นรูปตัว W? จุดสูงสุดตรงกลางนั้นคืออะไร?


แผนที่พร้อมเส้นทางการบังดาวพลูโตทั่วเม็กซิโก ลุยเซียนา และภาคตะวันออกเฉียงเหนือ พร้อมกราฟแทรก

เมื่อวันที่ 15 สิงหาคม พ.ศ. 2561 นักวิทยาศาสตร์ได้ติดตั้งกล้องโทรทรรศน์ใกล้กับเส้นกึ่งกลางของการบังดาวโดยดาวพลูโต สิ่งที่ใส่เข้าไปแสดงเส้นโค้งแสงรูปตัว W ที่ได้ ซึ่งช่วยให้นักดาราศาสตร์ยืนยันว่าชั้นบรรยากาศของดาวพลูโตกำลังเยือกแข็งบนพื้นผิวของมัน ขณะที่มันเคลื่อนตัวออกห่างจากดวงอาทิตย์มากขึ้น รูปภาพผ่านSwRI/ นาซ่า.

การอ่านแฟลชกลางดาวพลูโต

นักวิทยาศาสตร์สามารถวิเคราะห์เส้นโค้งแสงที่เกิดขึ้นเมื่อดาวพลูโตไสยศาสตร์เพื่อหาข้อมูลเกี่ยวกับความหนาแน่นของชั้นบรรยากาศของดาวพลูโต แต่สังเกตว่าเส้นโค้งแสงที่วางทับบนภาพด้านบนเป็นรูปตัว W มีสิ่งที่นักดาราศาสตร์เรียกว่าเซ็นทรัลแฟลช. แฟลชกลางนั้นจะปรากฏขึ้นสำหรับผู้สังเกตเหล่านั้นบนเส้นกึ่งกลางที่แม่นยำของการซ่อนเท่านั้น มันเกิดขึ้นเมื่อดาวฤกษ์อยู่ด้านหลังดาวพลูโตโดยตรงมากที่สุด เมื่อชั้นบรรยากาศของดาวพลูโตยอมให้แสงจากดาวที่บดบังถูกหักเหหรือหักเหแสงไปยังจุดที่ใจกลางเงาของดาวพลูโต การเห็นวาบตรงกลางนี้ทำให้นักดาราศาสตร์มั่นใจว่าพวกมันอยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้องในการสังเกตการบดบัง และช่วยให้พวกเขารู้ว่าการวิเคราะห์เหตุการณ์นั้นแม่นยำที่สุดเท่าที่จะทำได้ เอลเลียต ยังอธิบายว่า:

แฟลชตรงกลางที่เห็นในปี 2018 นั้นแรงที่สุดเท่าที่เคยมีมาในการบังดาวพลูโต แฟลชกลางทำให้เรามีความรู้ที่แม่นยำมากเกี่ยวกับเส้นทางเงาของดาวพลูโตบนโลก

ความใส่ใจในรายละเอียดที่ละเอียดอ่อนทั้งหมดนี้มีความสำคัญเมื่อคุณมองดูพื้นที่หลายพันล้านไมล์ในบรรยากาศที่บาง (และชั่วคราว) ของโลกที่เล็กเท่าดาวพลูโต ดาวเคราะห์แคระน้อยดวงนี้มีพื้นที่น้อยกว่า 1,500 ไมล์ (2,400 กม.) ตรงกันข้ามกับโลก 8,000 ไมล์ (13,000 กม.) นั่นเป็นเหตุผลที่การปรากฏตัวของแสงแฟลชตรงกลางมีความสำคัญต่อนักวิทยาศาสตร์เหล่านี้มาก มันช่วยให้พวกเขามั่นใจว่าชั้นบรรยากาศของดาวพลูโตกำลังหายไป และตอนนี้ คำถามอาจเป็นได้ว่า ถ้าดาวพลูโตอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดระหว่างปี 2522 ถึง 2542 และหากนิวฮอริซอนส์เห็นว่าชั้นบรรยากาศยังคงเพิ่มขึ้นในปี 2558 ทำไมเราจึงเห็นว่าดาวพลูโตเริ่มลดลงในปี 2561 ทำไมมันไม่เริ่มลดลงเร็วกว่านี้?


เหตุผลก็คือผลกระทบทางกายภาพเดียวกันกับที่ทำให้ทรายบนชายหาดรู้สึกอบอุ่นที่สุดในช่วงบ่ายแก่ๆ แม้ว่าดวงอาทิตย์จะสูงที่สุดในช่วงเที่ยงวัน

“ความล่าช้า” หรือความเฉื่อยทางความร้อน

พื้นผิวของดาวพลูโตเป็นน้ำแข็ง และบรรยากาศที่มีไนโตรเจนเป็นส่วนใหญ่ได้รับการสนับสนุนจากความดันไอของพื้นผิวน้ำแข็ง นั่นคือแนวโน้มของน้ำแข็งที่จะเปลี่ยนเป็นสถานะก๊าซเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ดังนั้น เมื่อดาวพลูโตเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดระหว่างปี 2522 ถึง 2542 อุณหภูมิของพื้นผิวน้ำแข็งก็อุ่นขึ้น และชั้นบรรยากาศของดาวพลูโตก็เริ่มสูงขึ้นจากพื้นผิว ตอนนี้ ขณะที่ดาวพลูโตยังคงเคลื่อนตัวออกห่างจากดวงอาทิตย์ในวงโคจรของมันมากขึ้นเรื่อยๆ อุณหภูมิของน้ำแข็งบนพื้นผิวก็ลดลง แต่จะไม่ตกทันที นั่นเป็นเพราะน้ำแข็งมีความเฉื่อยทางความร้อน. มันร้านค้าความร้อนบางส่วนเลสลี่ ยังของสถาบันวิจัยตะวันตกเฉียงใต้เป็นผู้เชี่ยวชาญอีกคนหนึ่งเกี่ยวกับภารกิจ New Horizons ของดาวพลูโต นางแสดงความคิดเห็น:

การเปรียบเทียบนี้เป็นวิธีที่ดวงอาทิตย์ทำให้ทรายร้อนบนชายหาด แสงแดดจะแรงที่สุดในตอนเที่ยง แต่ทรายก็ยังคงร้อนอบอ้าวในช่วงบ่าย ดังนั้นอากาศร้อนที่สุดในช่วงบ่ายแก่ๆ การคงอยู่ของชั้นบรรยากาศของดาวพลูโตอย่างต่อเนื่องแสดงให้เห็นว่าแหล่งกักเก็บน้ำแข็งไนโตรเจนบนพื้นผิวของดาวพลูโตนั้นได้รับความอบอุ่นจากการเก็บความร้อนไว้ใต้พื้นผิว ข้อมูลใหม่แสดงให้เห็นว่าเริ่มเย็นลงแล้ว

ดังนั้น การสังเกตการณ์ดาวพลูโตครั้งใหม่ในระหว่างการบังเกิดในปี 2018 นั้นช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจไม่เพียงแต่ชั้นบรรยากาศของดาวแคระเท่านั้น แต่ยังรวมถึงวิธีที่ดาวพลูโตเก็บกักและปล่อยความร้อนด้วย


แผนภาพระบบสุริยะแสดงวงโคจร รวมทั้งวงรีของดาวพลูโต

แผนที่ระบบสุริยะนี้แสดงตำแหน่งของดาวพลูโตในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2564 ดาวพลูโตอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากกว่าดาวเนปจูนตั้งแต่ปี พ.ศ. 2522 ถึง พ.ศ. 2542 ขณะนี้กำลังเคลื่อนเข้าสู่เขตน้ำแข็งมากขึ้นเมื่อโคจรออกนอกวงโคจรวงรี รูปภาพผ่านCybersky.

บรรทัดล่าง: ชั้นบรรยากาศของดาวพลูโตกำลังหายไป นักวิทยาศาสตร์ได้เห็นการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ตั้งแต่ตอนที่ยานนิวฮอริซอนส์ไปเยือนดาวพลูโตในปี 2558 เทียบกับภาพวิวในระหว่างการบดบังในปี 2561 บรรยากาศกำลังเยือกแข็งและตกลงสู่พื้นผิวขณะที่ดาวเคราะห์เคลื่อนตัวออกห่างจากดวงอาทิตย์มากขึ้นในวงโคจรที่ยาวออกไป

ผ่านสถาบันวิจัยตะวันตกเฉียงใต้