Несмотря на небольшие размеры и удаленность от Солнца, Плутон сохранил собственную атмосферу. Она состоит в основном из азота, а давление в ней в тысячи раз меньше земного и измеряется в микробарах. Однако даже столь тонкая газовая оболочка связана с поверхностью: при нагревании азотный лед испаряется, а при охлаждении вновь оседает.
Из-за вытянутой орбиты и сильного наклона оси вращения на Плутоне происходят сложные сезонные изменения. После прохождения перигелия в 1989 году — ближайшей к Солнцу точке его орбиты — астрономы предположили, что атмосфера этого карликового мира начнет сокращаться. Этого, однако, не произошло: атмосфера, вопреки ожиданиям, продолжала уплотняться еще несколько десятилетий. И только теперь давление в ней начало снижаться.
Авторы нового исследования, опубликованного в журнале The Planetary Science Journal, проанализировали данные 10 наблюдений за Плутоном, во время которых он проходил перед далекими звездами. В такие моменты его атмосфера изменяла свет звезд: газовая оболочка преломляла и поглощала часть света, создавая характерные изменения яркости. По форме этой световой кривой ученые определили давление, структуру, температуру атмосферы и наличие дымки.
Для наблюдений использовали данные телескопов, расположенных в разных точках Земли, причем четыре наблюдения провели одновременно с помощью нескольких телескопов. Подход позволил точнее определить геометрию прохождения Плутона и снизить погрешности измерений. Новые данные затем сравнили с предыдущими наблюдениями, включая период после пролета аппарата New Horizons в 2015 году.
Результаты показали, что давление атмосферы Плутона, судя по всему, было почти неизменным с 2015 по 2021 год, после чего начало снижаться. В частности, при анализе прозрачной атмосферы давление на высоте около 1275 километров снизилось примерно на семь процентов. Модели с учетом атмосферной дымки выявили куда более заметный спад — примерно 16 процентов на высоте 1215 километров.
Особое внимание исследователи уделили нижним слоям атмосферы. Именно там находится сложная система дымки из углеводородных частиц. Они образуются под воздействием солнечного излучения на молекулы метана и других соединений, затем постепенно перемещаются вниз. По итогу признаки изменения атмосферы выявили только в нижних слоях, что может быть связано с оседанием частиц дымки на протяжении месяцев или нескольких лет.
Наблюдения также выявили отдельные резкие колебания яркости. Их ученые связали с атмосферными волнами. Это означает, что даже сильно разреженная оболочка Плутона остается динамичной и реагирует на сезонные изменения.
Правда, говорить о скором исчезновении атмосферы Плутона нельзя. Модели показали, что запасы азотного льда в области Равнины Спутника (Sputnik Planitia) наряду с высокой теплоемкостью подповерхностных слоев могут поддерживать атмосферу еще долго.
Подтвердить выводы ученых помогут дальнейшие наблюдения. Если падение давления продолжится, это станет свидетельством перехода карликовой планеты в новую сезонную фазу. Так исследователи смогут больше узнать о Плутоне и других холодных мирах с тонкой атмосферой.