Telkens wanneer het voor een ster passeert, Pluto geeft waardevolle informatie over zijn atmosfeer, kostbaar omdat verduisteringen door Pluto zeldzaam zijn. Het onderzoek dat is uitgevoerd door onderzoekers van het Observatorium van Parijs gedurende tientallen jaren van observaties, verschijnt in het tijdschrift Astronomie en astrofysica van 10 mei, 2019. Geïnterpreteerd in het licht van gegevens die in 2015 zijn verzameld door de sonde New Horizons, het stelt hen in staat om fysieke parameters te verfijnen die essentieel zijn voor een beter begrip van Pluto's klimaat en voor het voorspellen van toekomstige stellaire occultaties door de dwergplaneet.

zoals de aarde, De atmosfeer van Pluto bestaat in wezen uit stikstof, maar daar houdt de vergelijking op.

voorbij Neptunus, Pluto doet er 248 jaar over om een ​​volledige omwenteling rond de zon te maken. Tijdens een Plutonisch jaar, de afstand tot de zon varieert sterk van 30 tot 50 au, wat leidt tot extreme seizoenscycli.

Met extreem lage oppervlaktetemperaturen, minder dan -230 ° C (40 ° K), er is een vast-gas evenwicht, waar een ijle atmosfeer van hoofdzakelijk stikstof bestaat naast ijsafzettingen op het oppervlak. Vandaag, de stikstofdamp wordt geschat op een druk van ongeveer 1,3 pascal (terwijl de druk op onze planeet ongeveer 100 000 Pa is).

Vanwege zijn scheefstand (de hoek gevormd tussen de poolas en het baanvlak) bij 120 graden, Pluto's polen staan ​​achtereenvolgens voor meerdere decennia voor een permanente dag, dan een vaste nacht. Dit leidt tot een complexe herverdelingscyclus van vluchtige soorten zoals stikstof, methaan en koolmonoxide. Zo had Pluto zijn equinox in 1988, voordat hij in 1989 naar het perihelium verhuisde (op 30 au). de dwergplaneet is voortdurend van de zon verwijderd om in 2016 32 ua te bereiken, wat neerkomt op een verlies van 25 procent van zijn gemiddelde zonnestraling.

Naief, een scherpe daling van de atmosferische druk kon worden verwacht. In feite, de gas-ijsbalans van stikstof legt op dat voor elke graad Kelvin die aan het oppervlak verloren gaat, de druk moet met een factor twee afnemen.

Maar precies het tegenovergestelde gebeurt. Het bewijs wordt geleverd door het artikel dat verscheen in A&A van 10 mei, 2019, en die een dozijn stellaire occultaties analyseert die in bijna 30 jaar zijn waargenomen, tijdens de lente op het noordelijk halfrond van Pluto:de luchtdruk neemt tussen 1988 en 2016 met een factor drie toe.

Dit paradoxale scenario werd al sinds de jaren negentig door Pluto's wereldwijde klimaatmodellen (GCM) overwogen, maar zonder zekerheid als een van de vele andere scenario's. Verschillende belangrijke parameters van het model moesten nog worden beperkt door waarnemingen.

Deze waarnemingen van stellaire occultaties vanaf de aarde, gekoppeld aan gegevens die zijn verzameld tijdens de vlucht langs Pluto van NASA New Horizons in juli 2015, laat nu een veel nauwkeuriger scenario toe om te schrijven.

New Horizons bracht de verspreiding en topografie van ijs op het oppervlak van de dwergplaneet in kaart, onthullende een enorme depressie van meer dan 1000 km in diameter en 4 km diep, gelegen nabij de evenaar tussen de breedtegraden 25 ° S en 50 ° N, en riep Spoetnik Planitia. Deze depressie blokkeert een deel van de stikstof die beschikbaar is in de atmosfeer, het vormen van een gigantische gletsjer die het ware "hart" is van het klimaat van de dwergplaneet, omdat het de atmosferische circulatie regelt via de sublimatie van de stikstof.

In aanvulling, stellaire occultaties maken het mogelijk om de thermische traagheid van het model van de ondergrond te beperken, het verklaren van de dertigjarige faseverschuiving tussen de overgang naar het perihelium (1989) en de toename van de druk die vandaag de dag nog steeds wordt waargenomen (Fig. 1). De ondergrond heeft de warmte opgeslagen en herstelt deze geleidelijk. Occultaties beperken ook de fractie van zonne-energie die wordt teruggestuurd naar de ruimte (bond albedo) van stikstofijs en de emissiviteit ervan.

Eindelijk, deze waarnemingen elimineren de mogelijkheid van de aanwezigheid van een stikstofreservoir op het zuidelijk halfrond (momenteel in een permanente nacht), die veel eerder een maximale druk zou produceren dan wordt waargenomen (magenta curve van figuur 1).

Deze studie is een mooie illustratie van de complementariteit tussen grond- en ruimtewaarnemingen. Zonder de New Horizons flyby, ijsverdeling en topografie zouden onbekend blijven, en zonder langdurige monitoring van de atmosfeer, Pluto's klimaatmodellen konden niet worden beperkt.

Voorspelling van toekomstige occultaties

Eindelijk, de occultaties bieden ook 19 posities van Pluto tussen 1988 en 2016, met een ongeëvenaarde precisie van enkele milliarcsec (mas) in de lucht. Zo'n precisie, mogelijk dankzij de Data Release 2 van de Europese Gaia-missie, stelt de auteurs in staat om een ​​efemeride van Pluto te berekenen met deze equivalente precisie voor het volgende decennium.

Dus, het zal mogelijk zijn om andere occultaties door Pluto waar te nemen en om het klimaat te volgen... De theoretische modellen geven aan dat de atmosfeer van Pluto momenteel zijn maximale expansie nadert. Toekomstige waarnemingen kunnen deze voorspelling bevestigen of weerleggen. Gaan we binnenkort het begin zien van deze langzame achteruitgang, die uiteindelijk de atmosferische druk van Pluto met een factor twintig moet verminderen, en bedek het oppervlak met een dunne laag glanzende "witte rijp?"