Ciemna strona Plutona jest niewyraźna dzięki światłu księżyca planety karłowatej.
Kiedy sonda kosmiczna NASA New Horizons przeleciała obok Plutona w 2015 roku, prawie wszystkie zdjęcia powierzchni planety karłowatej przedstawiały stronę oświetlaną przez słońce. Ciemność spowiła drugą półkulę planety karłowatej. Niektóre z nich, jak obszar w pobliżu bieguna południowego, nie widziały słońca od dziesięcioleci.
Teraz naukowcy zajmujący się misją w końcu opublikowali ziarnisty widok ciemnej strony planety karłowatej. Naukowcy opisują proces wykonania zdjęcia i to, co mówi im o tym, jak cykl azotu Plutona wpływa na jego atmosferę.
Zanim Nowe Horyzonty minęły Plutona, zespół podejrzewał, że największy księżyc planety karłowatej, Charon, może odbijać wystarczająco dużo światła, aby oświetlić powierzchnię odległego świata. Dlatego badacze kazali odwrócić statek kosmiczny w kierunku Słońca, aby rzucić okiem na Plutona.
Początkowo zdjęcia pokazywały po prostu pierścień światła słonecznego filtrującego przez mglistą atmosferę Plutona. „Bardzo trudno jest cokolwiek dostrzec w tym blasku” – mówi planetolog John Spencer z Southwest Research Institute w Boulder w stanie Kolorado.
Spencer i koledzy zrobili kilka kroków, aby umożliwić wydobycie szczegółów ciemnej strony Plutona z blasku. Najpierw zespół zlecił sondowi wykonanie 360 krótkich zdjęć podświetlonej planety karłowatej. Każdy z nich trwał około 0,4 sekundy, aby uniknąć prześwietlenia zdjęć. Zespół wykonał również zdjęcia Słońca bez Plutona w kadrze, aby po fakcie można było je odjąć.
Tod Lauer z National Optical Astronomy Observatory w Tucson w Arizonie próbował przetworzyć obrazy, kiedy otrzymał dane w 2016 roku, więc nie miał czasu, aby zająć się tak trudnym projektem.
Ale „to było coś, co po prostu tam siedziało i mnie zjadało” – mówi Lauer. Spróbował ponownie w 2019 roku. Ponieważ statek kosmiczny poruszał się podczas wykonywania zdjęć, każdy obraz był nieco rozmazany. Lauer napisał kod komputerowy, aby usunąć to rozmycie z każdej pojedynczej klatki. Następnie dodał odbite światło Charona do każdego z tych setek obrazów razem, aby stworzyć jeden obraz.
„Kiedy Tod wykonał tę żmudną analizę, w końcu zobaczyliśmy, jak coś pojawia się w ciemności… dając nam trochę wglądu w to, jak wygląda ciemny biegun Plutona” – mówi Spencer.
To, że zespół w ogóle coś osiągnął, jest imponujące, mówi planetolog Carly Howett, również z Southwest Research Institute, która jest w zespole New Horizons, ale nie była zaangażowana w te prace. „Naprawdę ciężko się z tym zbiorem danych pracuje” – mówi. „Uwielbienie dla tego zespołu. Nie chciałabym tego zrobić.”
Obraz, mówi Howett, może pomóc naukowcom zrozumieć, w jaki sposób zimna azotowa atmosfera Plutona zmienia się wraz z trwającymi od dziesięcioleci sezonami. Atmosfera Plutona jest kontrolowana przez ilość azotu w fazie gazowej w powietrzu i ilość zamrożoną na powierzchni. Im więcej lodu azotowego wyparuje, tym gęstsza staje się atmosfera. Jeśli zbyt dużo azotu zamarznie do ziemi, atmosfera może całkowicie zapaść się.
Kiedy istniały Nowe Horyzonty, południowy biegun Plutona wyglądał ciemniej niż biegun północny. Sugeruje to, że nie było tam dużo świeżego azotu azotowego zamarzającego z atmosfery, mimo że zbliżała się zima. „Poprzednie lato skończyło się dekady temu, ale Pluton stygnie dość powoli” – mówi Spencer. „Może nadal jest tak ciepło, że mróz nie może się tam skraplać, a to zapobiega zapadaniu się atmosfery”.
Na środku obrazu znajdował się jasny punkt, który mógł być świeżą warstwą lodu. To również nie jest zaskakujące, mówi Howett. Lody mogą nadal przemieszczać się od bieguna północnego do bieguna południowego, gdy Pluton wkracza głębiej w swoją zimę.
„Myśleliśmy o tym od dawna. To ma sens” – mówi. „Ale miło widzieć, jak to się dzieje”.
