Pluto is zeker ijskoud, maar uit nieuw onderzoek is gebleken dat de atmosfeer wat warmer is.
Astronomen die de Very Large Telescope van de European Southern Observatory gebruiken, hebben onverwacht grote hoeveelheden methaan gevonden in de atmosfeer van Pluto, wat hem duidelijk helpt om ongeveer 40 graden warmer te blijven dan het oppervlak van de dwergplaneet. De atmosfeer warmt op tot -180 graden Celsius (-356 graden Fahrenheit), vergeleken met een oppervlak dat gewoonlijk -220 graden Celsius (-428 graden Fahrenheit) is.
"Met veel methaan in de atmosfeer wordt het duidelijk waarom Pluto's atmosfeer zo warm is", zegt Emmanuel Lellouch van het Observatoire de Paris in Frankrijk. Lellouch is de hoofdauteur van de paper die de resultaten rapporteert, die in het tijdschrift staat Astronomie en astrofysica.
Pluto, dat ongeveer een vijfde van de grootte van de aarde is, bestaat voornamelijk uit rots en ijs en draait ongeveer 40 keer verder van de zon dan de aarde.
Het is al sinds de jaren tachtig bekend dat Pluto ook een dunne, ijle atmosfeer heeft. Overvloedige stikstof, samen met sporen van methaan en waarschijnlijk koolmonoxide, worden aan de oppervlakte gehouden door een atmosferische druk van slechts ongeveer honderdduizendste van die op aarde, of ongeveer 0,015 millibar. Terwijl Pluto weggaat van de zon, tijdens zijn 248 jaar lange baan, bevriest de atmosfeer geleidelijk en valt op de grond. In perioden waarin het dichter bij de zon staat - zoals het nu is - neemt de temperatuur van het vaste oppervlak van Pluto toe, waardoor het ijs in gas sublimeert.
Tot voor kort konden alleen de bovenste delen van de atmosfeer van Pluto worden bestudeerd. Door sterrenkundige occultaties te observeren, een fenomeen dat optreedt wanneer een zonnestelsel het licht van een achtergrondster blokkeert, konden astronomen aantonen dat Pluto's bovenste atmosfeer zo'n 50 graden warmer was dan het oppervlak. Die waarnemingen konden geen licht werpen op de atmosferische temperatuur en druk nabij het oppervlak van Pluto. Maar unieke, nieuwe waarnemingen met de CRyogene InfraRed Echelle Spectrograph (CRIRES), bevestigd aan ESO's Very Large Telescope, hebben nu onthuld dat de atmosfeer als geheel, niet alleen de bovenste atmosfeer, een gemiddelde temperatuur heeft die veel minder koud is dan het oppervlak.
Meestal is lucht nabij het aardoppervlak warmer dan de lucht erboven, grotendeels omdat de atmosfeer van onderen wordt verwarmd terwijl zonnestraling het aardoppervlak verwarmt, wat op zijn beurt de laag van de atmosfeer er direct boven verwarmt. Onder bepaalde omstandigheden is deze situatie omgekeerd, zodat de lucht nabij het aardoppervlak kouder is. Meteorologen noemen dit een inversielaag en dit kan smogopbouw veroorzaken.
De meeste, zo niet alle, atmosfeer van Pluto ondergaat dus een temperatuurinversie: de temperatuur is hoger, hoe hoger in de atmosfeer die je kijkt. De verandering is ongeveer 3 tot 15 graden per kilometer (0,62 mijl). Op aarde daalt de temperatuur onder normale omstandigheden door de atmosfeer met ongeveer 6 graden per kilometer.
De reden waarom Pluto's oppervlak zo koud is, houdt verband met het bestaan van Pluto's atmosfeer en is te wijten aan de sublimatie van het oppervlakte-ijs; net zoals zweet het lichaam afkoelt terwijl het verdampt van het huidoppervlak, heeft deze sublimatie een verkoelend effect op het oppervlak van Pluto.
De CRIRES-waarnemingen geven ook aan dat methaan het op één na meest voorkomende gas in de atmosfeer van Pluto is, dat een half procent van de moleculen vertegenwoordigt. "We hebben kunnen aantonen dat deze hoeveelheden methaan een cruciale rol spelen in de verwarmingsprocessen in de atmosfeer en de verhoogde atmosferische temperatuur kunnen verklaren", aldus Lellouch.
Twee verschillende modellen kunnen de eigenschappen van Pluto's atmosfeer verklaren. In de eerste veronderstellen de astronomen dat het oppervlak van Pluto bedekt is met een dunne laag methaan, wat de sublimatie van de stikstofvorst remt. Het tweede scenario beroept zich op het bestaan van pure methaanpleisters op het oppervlak.
"Om onderscheid te maken tussen de twee is verder onderzoek van Pluto nodig wanneer het zich van de zon verwijdert", zegt Lellouch. "En natuurlijk zal NASA's New Horizons-ruimtesonde ons ook meer aanwijzingen geven wanneer het de dwergplaneet in 2015 bereikt."
LEAD IMAGE CAPTION: Artist's impression van hoe het oppervlak van Pluto eruit zou kunnen zien, als er stukken puur methaan op het oppervlak rusten. Op de afstand van Pluto verschijnt de zon ongeveer 1000 keer zwakker dan op aarde. Krediet: ESO
Bron: ESO
