Nieuwe waarnemingen suggereren voorzichtig dat de atmosfeer – prachtige vastgelegd door New Horizons – standvastiger is dan gedacht.

In 2015 passeerde het ruimtevaartuig New Horizons dwergplaneet Pluto. De sonde onthulde tot in detail hoe de atmosfeer en het oppervlak van de dwergplaneet eruit zag. Eén van de vele fascinerende kenmerken die op de beelden van deze kleine, ijskoude wereld in het verre zonnestelsel werd vastgelegd, was dat Pluto over een dunne, ‘nevelige’ atmosfeer beschikt. Gedacht werd dat dit ervoor zou zorgen dat de atmosfeer van Pluto ergens in de komende jaren zou instorten. Maar een nieuwe studie trekt dat nu in twijfel.

SOFIA
In de nieuwe studie hebben de onderzoekers zich over reeds verzamelde data van het vliegende observatorium Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) gebogen. SOFIA bestudeerde Pluto slechts twee weken vóór de scheervlucht van New Horizons. De Boeing 747 vloog over de Stille Oceaan en richtte zijn bijna negen meter lange telescoop op de verre dwergplaneet. SOFIA observeerde de middelste lagen van Pluto’s atmosfeer in infrarood en zichtbaar licht. Vervolgens onderzocht New Horizons de bovenste en onderste lagen met behulp van radiogolven en ultraviolet licht. Nu leveren deze gecombineerde waarnemingen, zo kort na elkaar verzameld, het meest complete beeld van de atmosfeer van Pluto tot nu toe.


Pluto’s atmosfeer
De atmosfeer van Pluto ontstaat als oppervlakte-ijs verdampt door het licht van de zon. Pluto’s atmosfeer bestaat voornamelijk uit stikstofgas samen met kleine hoeveelheden methaan en koolmonoxide. Ultraviolette straling van de zon ioniseert het stikstof en methaan, waardoor er door chemische reacties piepkleine atmosferische deeltjes worden gevormd. Deze deeltjes dwarrelen heel langzaam naar beneden en regenen vervolgens op Pluto’s ijzige oppervlak. New Horizons vond bewijs voor deze deeltjes toen de sonde beelden teruggestuurde van de blauwgetinte, nevelige atmosfeer van Pluto. Nu vullen de gegevens van SOFIA deze bevindingen aan. Zo blijkt dat de atmosferische deeltjes extreem klein zijn, slechts 0,06-0,10 micron dik of ongeveer 1.000 keer kleiner dan de breedte van een mensenhaar. Vanwege hun kleine formaat verspreiden ze – terwijl ze naar het oppervlak afdrijven – meer blauw licht dan andere kleuren. En hierdoor ontstaat de blauwgetinte atmosfeer.

Foto van Pluto’s ‘nevelige’ atmosfeer, vervaardigd door ruimtesonde New Horizons op 14 juli 2015. Afbeelding: NASA/JHUAPL/SwRI

Meer over Pluto’s atmosfeer

Pluto beschikt over een dunne, ijle atmosfeer die uitzet als hij dichter bij de zon komt en instort als hij verder van de zon af beweegt – vergelijkbaar met een komeet. Het belangrijkste bestanddeel is moleculaire stikstof, hoewel er ook moleculen van methaan en koolmonoxide zijn gedetecteerd. Wanneer Pluto dicht bij de zon staat, sublimeert (verdampt) het oppervlak en stijgt vervolgens op, waardoor er tijdelijk een dunne atmosfeer wordt gevormd. Door de lage zwaartekracht van Pluto is de atmosfeer veel uitgestrekter dan de atmosfeer van onze planeet. Wanneer Pluto van de zon af beweegt, daalt de temperatuur op de dwergplaneet fors. Gedurende deze periode bevriest de het grootste gedeelte van Pluto’s atmosfeer, waarna dit als sneeuw naar het oppervlak valt.

De waarnemingen verricht door NASA’s SOFIA tonen aan dat de dunne nevel die Pluto omhult, dus is gemaakt van hele, hele kleine deeltjes. En deze blijven langer in de atmosfeer hangen dan gedacht. Bovendien maken de gegevens van SOFIA duidelijk dat de atmosferische deeltjes actief worden aangevuld; een interessante ontdekking met belangrijke consequenties voor ons begrip over Pluto’s atmosfeer.


Ineenstorten
Met deze nieuwe inzichten evalueren wetenschappers hun voorspelling over het lot van Pluto’s atmosfeer opnieuw. Prognoses gaven namelijk aan dat wanneer dwergplaneten van de zon af bewegen, er minder oppervlakte-ijs verdampt, waardoor er minder atmosferische gassen ontstaan terwijl de atmosfeer wel de ruimte in blijft lekken. Uiteindelijk zou de atmosfeer hierdoor volledig kunnen instorten. “Pluto is een mysterieus object dat ons voortdurend verrast,” zegt onderzoeksleider Michael Person. “Eerdere observaties hebben gesuggereerd dat Pluto’s atmosfeer ‘nevelig’ is. Maar tot de nieuwe gegevens van SOFIA hadden we geen sterk bewijs dat dit bevestigde. Nu vragen we ons af of de atmosfeer van Pluto de komende jaren zal instorten, of dat deze veel standvastiger is dan gedacht.”

Cyclus
Inderdaad, want de nieuwe waarnemingen van SOFIA wijzen erop dat de nevelige atmosfeer van Pluto dikker wordt en afneemt gedurende een cyclus van slechts een paar jaar. Dit toont aan dat de minuscule atmosferische deeltjes relatief snel worden aangemaakt. De onderzoekers suggereren dat Pluto’s ongebruikelijke baan de veranderingen in de hoeveelheid deeltjes mogelijk aanstuurt. Pluto cirkelt namelijk in een ovaalvormige baan onder een hellende hoek én op zijn kant rond de zon. Hierdoor worden sommige delen van de dwergplaneet op verschillende momenten aan meer zonlicht blootgesteld. Wanneer ijsrijke gebieden zonlicht ontvangen, kan de atmosfeer uitzetten en worden er meer atmosferische deeltjes gevormd. Maar naarmate deze gebieden minder zonlicht krijgen, neemt de hoeveelheid atmosferische deeltjes af.

Hoewel er nog veel over Pluto’s atmosfeer – letterlijk – in nevelen gehuld is, beginnen we de verre dwergplaneet wel steeds beter te begrijpen. “De atmosfeer van Pluto zou mogelijk langzamer kunnen instorten dan eerder werd voorspeld, of misschien wel helemaal niet,” stelt Person. “We zullen het de komende tijd nauwgezet in de gaten blijven houden.”