Astrónomos encuentran pistas ocultas en las neblinas de Plutón

Cuando la nave espacial New Horizons pasó por Plutón en 2015, una de las muchas características fascinantes que revelaron sus imágenes fue que este mundo pequeño y helado en el distante sistema solar tiene una atmósfera borrosa. Ahora, los nuevos datos ayudan a explicar cómo se forma la neblina de Plutón a partir de la tenue luz del Sol a 3.700 millones de millas de distancia mientras se mueve a través de una órbita inusual.

Las observaciones remotas de Plutón realizadas por un telescopio de la NASA a bordo de un avión, el Observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja, o SOFIA, muestran que la neblina delgada que envuelve a Plutón está hecha de partículas muy pequeñas que permanecen en la atmósfera durante períodos prolongados de tiempo en lugar de caer inmediatamente a la superficie. Los datos de SOFIA aclaran que estas partículas de bruma se están reponiendo activamente, un descubrimiento que está revisando las predicciones sobre el destino de la atmósfera de Plutón a medida que avanza hacia áreas del espacio aún más frías en su órbita de 248 años terrestres alrededor del Sol.

«Plutón es un objeto misterioso que nos sorprende constantemente», dijo Michael Person, autor principal del artículo y director del Observatorio Astrofísico Wallace del Instituto de Tecnología de Massachusetts. «Hubo indicios en observaciones remotas anteriores de que podría haber neblina, pero no hubo pruebas sólidas para confirmar que realmente existía hasta que los datos vinieron de SOFIA». Ahora nos preguntamos si la atmósfera de Plutón se derrumbará en los próximos años;  puede ser más resistente de lo que pensábamos.»

SOFIA estudió a Plutón solo dos semanas antes del sobrevuelo de New Horizons en Julio de 2015. El Boeing 747 modificado voló sobre el Océano Pacífico y apuntó su telescopio de casi 2,7 metros hacia Plutón durante una ocultación, un evento similar a un eclipse en el que Plutón arrojó una débil sombra sobre la superficie de la Tierra al pasar frente a una estrella distante.

SOFIA observó las capas medias de la atmósfera de Plutón en las longitudes de onda de luz infrarroja y visible, y poco después, la nave espacial New Horizons sondeó sus capas superior e inferior utilizando ondas de radio y luz ultravioleta. Estas observaciones combinadas, tomadas tan cerca en el tiempo, han proporcionado la imagen más completa hasta la fecha de la atmósfera de Plutón.

Creada a medida que el hielo superficial se vaporiza bajo la luz lejana del Sol, la atmósfera de Plutón es predominantemente gas nitrógeno, junto con pequeñas cantidades de metano y monóxido de carbono. Las partículas de neblina se forman en lo alto de la atmósfera, a más de 32 kilómetros sobre la superficie, a medida que el metano y otros gases reaccionan a la luz solar, antes de llover lentamente sobre la superficie helada.

New Horizons encontró evidencias de estas partículas cuando envió imágenes que mostraban una neblina teñida de azul a la atmósfera de Plutón. Ahora, los datos de SOFIA completan aún más detalles al descubrir que las partículas son extremadamente pequeñas, de solo 0.06-0.10 micras de grosor, o aproximadamente 1.000 veces más pequeñas que el ancho de un cabello humano. Debido a su pequeño tamaño, dispersan la luz azul más que otros colores a medida que se desplazan hacia la superficie, creando el tinte azul.

Con estas nuevas ideas, los científicos están reevaluando sus predicciones sobre el destino de la atmósfera de Plutón. Muchos pronósticos indican que a medida que los planetas enanos se alejan del Sol, se vaporizará menos hielo en la superficie, creando menos gases atmosféricos mientras continúan las pérdidas en el espacio, lo que eventualmente conducirá al colapso atmosférico. Pero en lugar de colapsar, la atmósfera parece cambiar en un patrón cíclico más corto.

Aplicando lo aprendido de SOFIA para volver a analizar observaciones anteriores, incluso del predecesor de SOFIA, el Observatorio Aerotransportado Kuiper, se muestra que la neblina se espesa y luego se desvanece en un ciclo que dura solo unos pocos años. Esto indica que las pequeñas partículas se están creando relativamente rápido. Los investigadores sugieren que la órbita inusual de Plutón está impulsando los cambios en la neblina y, por lo tanto, puede ser más importante para regular su atmósfera que su distancia del Sol.

Plutón rodea al Sol en una forma larga y ovalada, llamada órbita elíptica, y en ángulo, llamada órbita inclinada. También gira de lado. Esto hace que algunas áreas del planeta enano estén expuestas a más luz solar en diferentes puntos de la órbita. Cuando las regiones ricas en hielo están expuestas a la luz solar, la atmósfera puede expandirse y crear más partículas de neblina, pero a medida que esas áreas reciben menos luz solar, puede reducirse y volverse más clara. Este ciclo ha continuado incluso a medida que la distancia de Plutón al Sol ha aumentado, aunque no está claro si este patrón continuará.

«Todavía hay muchas cosas que no entendemos, pero ahora nos vemos obligados a reconsiderar las predicciones anteriores», dijo Person. «La atmósfera de Plutón puede colapsar más lentamente de lo que se predijo anteriormente, o tal vez no hacerlo en absoluto. Tenemos que seguir monitoreándolo para descubrirlo ”.

SOFIA estaba en una posición única para estudiar a Plutón desde lejos aprovechando un raro momento en el que Plutón pasaba frente a una estrella distante y proyectaba una tenue sombra sobre la superficie de la Tierra. Momentáneamente iluminada por la estrella, la atmósfera de Plutón pudo ser analizada.

Viajando a más de 85.200 kilómetros por hora, se esperaba que la sombra de Plutón apareciera por unos breves dos minutos sobre el Océano Pacífico cerca de Nueva Zelanda. SOFIA trazó su rumbo para interceptarla, pero dos horas antes de la ocultación, una predicción actualizada colocó la sombra 321 kilómetros al norte.

“Capturar esa sombra requirió un poco de revuelo. SOFIA tiene la ventaja de ser móvil, pero el plan de vuelo revisado tuvo que ser aprobado por el control de tráfico aéreo «, dijo William Reach, director asociado de operaciones científicas de SOFIA. “Hubo algunos momentos tensos, pero el equipo trabajó junto y obtuvimos autorización. ¡Llegamos a la sombra de Plutón exactamente en el momento justo y nos alegramos de haberlo logrado!»

Las observaciones remotas como estas permiten a los científicos monitorear cuerpos planetarios entre los sobrevuelos de naves espaciales, que a menudo pueden estar separados por muchos años. El acuerdo entre los datos recopilados remotamente por SOFIA y el sobrevuelo cercano de New Horizons respalda que las observaciones de ocultación de la Tierra pueden proporcionar datos de alta calidad entre misiones de naves espaciales.

SOFIA, el Observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja, es un avión Boeing 747SP modificado para transportar un telescopio de 2,70 metros de diámetro. Es un proyecto conjunto de la NASA y el Centro Aeroespacial Alemán, DLR. El Centro de Investigación Ames de la NASA en el Silicon Valley de California administra el programa SOFIA, las operaciones científicas y misioneras en cooperación con la Asociación de Investigación Espacial de las Universidades con sede en Columbia, Maryland, y el Instituto Alemán SOFIA (DSI) en la Universidad de Stuttgart. El avión se mantiene y opera desde el Edificio 703 del Centro de Investigación de Vuelo Armstrong de la NASA, en Palmdale, California.