Zákryty hvězd a informace o atmosféře Pluta

Objev atmosféry

Občas Pluto přechází před vzdálenou hvězdou o vhodné jasnosti – takovýto úkaz označujeme jako zákryt hvězdy Plutem. Připojená kresba ukazuje oběžný pohyb Země kolem Slunce a změny perspektivy pozorovatele, pozorujícího Pluta. Díky tomu se pozemskému pozorovateli zdá, jako by se hvězda pohybovala za kotoučkem Pluta. Od začátku do konce zákrytu hvězdy Plutem uplyne pouze pár minut.

Nejdůležitější zákryt hvězdy Plutem nastal v červnu 1988. Vyhodnocení průběhu zákrytu poskytlo první přímý důkaz existence řídké atmosféry kolem Pluta. Pokud by kolem Pluta neexistovala žádná atmosféra, světlo hvězdy by „zhaslo“ okamžitě a stejně tak by se hvězda rozzářila na konci zákrytu. Na krátký okamžik v době začátku zákrytu však atmosféra Pluta postupně zeslabovala světlo hvězdy, na konci úkazu naopak jasnost hvězdy postupně vzrůstala. Na základě pečlivého modelování jevu, jak atmosféra „ohýbala“ světlo (jev známý jako refrakce) se astronomům podařilo odhalit řídkou atmosféru Pluta.

Několik pozorovacích skupin pozorovalo v roce 1988 zakryt hvězdy Plutem pozemními dalekohledy na různých místech (Hobart, Tasmánie a Charters Towers, jižní Afrika), ale také například z paluby létající observatoře Kuiper Airborne Observatory.

Dusíková atmosféra Pluta

Atmosféra Pluta je čtvrtou známou planetární atmosférou ve Sluneční soustavě, ve které dominuje molekulární dusík. K dalším patří atmosféra Titanu – největšího měsíce planety Saturn, atmosféra Tritonu – největšího měsíce planety Neptun a atmosféra Země. Podobně jako u „dvojčete“ Pluta – u měsíce Triton – je atmosféra Pluta tak řídká, že atmosférický tlak na povrchu tělesa dosahuje pouze 3 až 100 mikrobarů, tj. přibližně 3 až 100 milióntin atmosférického tlaku při povrchu Země. Teplota na Plutu je extrémně nízká a pohybuje se v rozmezí -220 až -240 °C. Stav atmosféry je ovlivňován její interakcí s ledem na povrchu Pluta, především se zmrzlým dusíkem.

Sublimace

Pro pochopení vlastností ledu na povrchu Pluta je důležité, že některé jeho složky se pozvolna vypařují a obohacují atmosféru v podobě plynů. Na povrchu Pluta byl také pomocí dalekohledů detekován led oxidu uhelnatého a metanu měřením odraženého slunečního světla (v oboru blízkého infračerveného záření). Astronomové se proto domnívají, že atmosféra Pluta také obsahuje stopové množství oxidu uhelnatého a metanu, které jsou dodávány do ovzduší sublimací povrchového ledu.

Vrstva mlhy

Pečlivým proměřením postupného poklesu jasnosti hvězdy dospěli astronomové k závěru, že světlo neproniklo až k povrchu Pluta. Tento fakt vede některé astronomy k předpokladu, že se nad povrchem Pluta rozkládá vrstva oblačnosti a (nebo) vrstva mlhy. Eventuelně se může jednat o velmi prudký teplotní gradient ve spodní vrstvě atmosféry, kdy se teplota zvyšuje z -238 °C až -217 °C na povrchu na hodnotu -173 °C ve výšce méně než 10 km.

Větry přerozdělují led

Velký sklon rotační osy Pluta (120°) vyvolává velmi velké sezónní změny. Když se povrchové ledy rozpouštějí v přibývajícím slunečním světle, vzniklé plyny jsou transportovány a znovu ukládány na tmavém studeném povrchu jako led. Ve stejnou dobu na jiných místech Pluta či v období sezónních změn některé z těchto atmosférických plynů namrzají na povrch tělesa, přičemž způsobují pomalou ale kontinuální výměnu materiálu mezi povrchem a atmosférou. Toto neustálé obnovování povrchu snad pokrývá velkou část povrchu Pluta čerstvými usazeninami ledu v časové škále několika tisíc let. Díky tomu je dokonce studené, vzdálené a maličké Pluto dynamickým tělesem, na kterém přírodní procesy nepřetržitě pozměňují povrch a atmosféru, přičemž vytvářejí odlišný a exotický svět, který nás přitahuje a láká k tomu, abychom jej navštívili a prozkoumali.

Vymrzání atmosféry na Plutu?

Pluto se v současné době vzdaluje od Slunce, a to od roku 1989, kdy bylo Slunci nejblíže. Zpravidla když je objekt blíže Slunci, je více zahříván jeho povrch a přítomný led může rychleji sublimovat a unikat do kosmického prostoru. Sublimace ledu na povrchu Pluta je zodpovědná za jeho řídkou atmosféru. Jak se Pluto postupně vzdaluje od Slunce, jeho povrchová teplota klesá a časem pravděpodobně jeho atmosféra téměř docela zkondenzuje zpět na povrchu v podobě ledu. Aktuální situace je však poněkud komplikovanější, než je znázorněno na připojeném obrázku.

V důsledku tepelné setrvačnosti nebyl povrch Pluta nejteplejší v roce 1989, kdy tato trpasličí planeta byla nejblíže Slunci. Podobně denní teplota na Zemi je nejvyšší nikoliv v poledne, ale až odpoledne. V případě Pluta poslední pozorování prozradila, že jeho atmosféra byla nejhustější v posledních deseti letech. Avšak tento trend se definitivně obrátí, až se Pluto ještě více vzdálí od Slunce. Astronomové zatím přesně nevědí, kdy kondenzace začne převažovat nad sublimací – což je důvod, proč chtějí zkoumat Pluto, kdykoliv to bude možné.

Studium atmosféry

Studiu atmosféry Pluta se bude také věnovat sonda New Horizons, která byla vypuštěna 19. 1. 2006. Po průletu kolem Pluta se sonda dostane do stínu za trpasličí planetou. Sluneční světlo bude procházet řídkou atmosférou a následně dopadne na detektory sondy, prolétávající stínem. Absorbce slunečního záření v atmosféře Pluta bude detekována jako charakteristické „čáry“ v ultrafialové části spektra, které bude zaznamenávat přístroj s názvem ALICE. Tento postup je velmi výkonnou metodou pro zjišťování třebas jen stopového množství atmosférických plynů.

Kromě toho rádiové vlny, vysílané ze Země na palubu sondy New Horizons, se budou lámat při průchodu atmosférou Pluta. Velikost zakřivení radiového paprsku, která bude zjišťována v rámci experimentu REX (Radio Science Experiment), bude odpovídat průměrné molekulární hmotnosti a teplotě atmosféry. Oba tyto experimenty společně přinesou důležité poznatky o řídké atmosféře Pluta.

Zdroj: pluto.jhuapl.edu
Převzato: Hvězdárna Valašské Meziříčí