De onheilspellende waarschuwing - "de winter komt eraan", gepopulariseerd door de fantasieserie Game of Thrones – geldt evengoed voor Pluto.

De ijle atmosfeer van de dwergplaneet lijkt op de rand van een verbluffende ineenstorting te staan ​​als gevolg van een verandering in de seizoenen en naderende koudere omstandigheden, volgens onderzoek dat wordt gepubliceerd in het tijdschrift Astronomy &Astrophysics.

Ontdekt in 1930, het was pas rond 1980 dat astronomen begonnen te vermoeden dat Pluto een atmosfeer zou kunnen hebben. Die atmosfeer werd voorlopig ontdekt in 1985 en volledig bevestigd door onafhankelijke waarnemingen in 1988.

Destijds, astronomen hadden geen idee welke dramatische veranderingen er in petto waren voor het dunne omhulsel van stikstof in de kleine wereld, methaan en koolwaterstoffen.

Een kosmisch toeval

Door een kosmisch toeval, de laatste decennia van de 20e eeuw en de eerste decennia van de 21e zagen ook een gelukkige uitlijning van de aarde, Pluto en de dichte stellaire velden van het verre centrum van de Melkweg.

Dit toeval betekent dat Pluto relatief vaak tussen ons en een achtergrondster passeert. Wanneer dit gebeurt, zijn schaduw valt op de aarde, een gebeurtenis die astronomen een occultatie noemen.

Tijdens een occultatie, elk observatorium dat toevallig binnen het pad van de schaduw ligt, kan zien hoe de ster lijkt te verdwijnen als Pluto ervoor voorbijgaat, en dan weer te verschijnen als de planetaire uitlijningen verschuiven. Voor elke willekeurige plaats op het aardoppervlak, een Pluto-verduistering duurt maximaal een paar minuten.

De techniek van occultaties is op grote schaal gebruikt om de banen te bestuderen, ringen, manen, vormen en atmosferen van de werelden van het buitenste zonnestelsel, inclusief asteroïden, kometen, planeten en dwergplaneten.

Door te vergelijken wat waarnemers op verschillende locaties op aarde zien, de grootte en vorm van de occulte wereld kan worden uitgewerkt. Als het object een atmosfeer heeft, dan een paar seconden als het sterrenlicht uitgaat en dan weer aangaat, het sterlicht kan worden veranderd door absorptie en breking terwijl het door de planetaire atmosfeer gaat.

Sinds de eerste succesvolle verduisteringsmetingen in de jaren 80, een opeenvolging van waarnemingen hebben steeds nauwkeurigere metingen van de straal van Pluto vastgesteld, evenals ons begrip van de temperatuur en druk van de atmosfeer voortdurend aanscherpen.

Lange baan en seizoenen

zoals de aarde, Pluto heeft een seizoenscyclus vanwege de helling van zijn polen naar het vlak van zijn baan. In de loop van Pluto's lange jaar – gelijk aan 248 aardse jaren – staan ​​eerst de noordpool en vervolgens de zuidpool onder een hoek naar de verre zon.

Maar in tegenstelling tot de aarde, De baan van Pluto is uitgerekt tot een extreem elliptische vorm. Zijn baan is zo langwerpig dat de afstand tot de zon varieert van 4,4 tot 7,4 miljard kilometer (30 tot 50 keer zo ver als de afstand aarde-zon).

Daarentegen, De afstand van de aarde tot de zon varieert met slechts 3,4% over een jaar. De atmosfeer van Pluto werd ontdekt net voordat Pluto zijn dichtste nadering tot de zon bereikte, wat in 1989 gebeurde.

Sinds 1989, Pluto trekt zich terug van de zon. De temperaturen zijn dienovereenkomstig gedaald.

Onder druk

Op het moment dat Pluto zich van de zon af begon te bewegen, astronomen verwachtten dat hierdoor de atmosferische druk zou dalen, op ongeveer dezelfde manier waarop de druk in een autoband afneemt bij koud weer en toeneemt bij hitte. Integendeel, waarnemingen van 1988-2016 hebben een gestage toename van de atmosferische druk laten zien.

Vlak voor de komst van NASA's New Horizons-sonde in 2015, occultatiemetingen ontdekten dat de atmosferische druk op Pluto sinds 1988 is verdrievoudigd (het equivalent op aarde zou zijn om de druk op de top van de Mount Everest te vergelijken met die op zeeniveau).

Wat is de oorzaak van de discrepantie? Elke gedachte dat de occultatiemetingen fout waren, werd verbannen door het Radio Science Experiment (REX) aan boord van New Horizons, die directe metingen opleverde in overeenstemming met de aardgebonden waarnemers.

Het nieuwe onderzoek heeft het mysterie opgelost met behulp van een seizoensmodel voor het transport van gas en ijs over het oppervlak van de planeet.

Ook al beweegt Pluto elk jaar verder van de zon, zijn noordpool wordt continu door de zon beschenen tijdens dit deel van zijn baan, waardoor de stikstof-ijskap om terug te keren naar de gasfase.

Dit verklaart de snelle stijging van de atmosferische druk in de afgelopen drie decennia.

Maar de klimaatmodellering laat zien dat deze trend zich niet zal voortzetten.

De winter komt er echt aan

Pluto zal verder van de zon blijven bewegen tot het jaar 2113, en het zwakke zonlicht zal niet voldoende zijn om de zuidelijke poolgebieden op dezelfde manier te verwarmen.

Tijdens de lange noordelijke herfst en winter, Pluto's atmosfeer zal naar verwachting instorten, ijs op het oppervlak als ijs op de voorruit van een auto op een heldere en koude winternacht.

Op zijn laagste eb, de atmosfeer zal naar verwachting minder dan 5% van zijn huidige druk hebben. De combinatie van Pluto's dichte nadering van de zon en de lente op het noordelijk halfrond zal pas in het jaar 2237 terugkeren.

Tot dan, het zal van cruciaal belang zijn om ons begrip van planetaire atmosferische modellen onder extreem lage temperatuur en lage druk te testen door middel van voortdurende occultatiemetingen.

Maar deze kansen zullen minder frequent worden naarmate de baan van Pluto zijn schijnbare positie verder inneemt van de dichte sterrenvelden van het galactische centrum dat ons hielp bij het maken van de waarnemingen.

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.