Une impression d'artiste de la vue de la lune Charon à travers les couches de brume atmosphérique de Pluton au-dessus du paysage montagneux de la glace d'eau du substratum rocheux recouverte en partie de dépôts d'obscurité, particules de brume rougeâtre. Crédit :X. Liu
La composition gazeuse de l'atmosphère d'une planète détermine généralement la quantité de chaleur piégée dans l'atmosphère. Pour la planète naine Pluton, cependant, la température prévue basée sur la composition de son atmosphère était beaucoup plus élevée que les mesures réelles prises par le vaisseau spatial New Horizons de la NASA en 2015.
Une nouvelle étude publiée le 16 novembre dans La nature propose un nouveau mécanisme de refroidissement contrôlé par des particules de brume pour tenir compte de l'atmosphère glaciale de Pluton.
"C'est un mystère depuis que nous avons obtenu pour la première fois les données de température de New Horizons, " a déclaré le premier auteur Xi Zhang, professeur adjoint de sciences de la Terre et des planètes à l'UC Santa Cruz. "Pluton est le premier corps planétaire que nous connaissons où le budget énergétique atmosphérique est dominé par des particules de brume en phase solide au lieu de gaz."
Le mécanisme de refroidissement implique l'absorption de chaleur par les particules de brume, qui émettent alors un rayonnement infrarouge, refroidissement de l'atmosphère en rayonnant de l'énergie dans l'espace. Le résultat est une température atmosphérique d'environ 70 Kelvin (moins 203 degrés Celsius, ou moins 333 degrés Fahrenheit), au lieu des 100 Kelvin prévus (moins 173 Celsius, ou moins 280 degrés Fahrenheit).
Selon Zhang, l'excès de rayonnement infrarouge des particules de brume dans l'atmosphère de Pluton devrait être détectable par le télescope spatial James Webb, permettant de confirmer l'hypothèse de son équipe après le lancement prévu du télescope en 2019.
Les couches de brume de Pluton sont visibles sur cette image prise par la caméra d'imagerie visible New Horizons Ralph/Multispectral et générée par ordinateur pour reproduire la vraie couleur. La brume est produite par des réactions chimiques d'azote et de méthane déclenchées par la lumière du soleil, conduisant à de petites particules qui se développent et se déposent vers la surface. Crédit :NASA/JHUAPL/SwRI
De vastes couches de brume atmosphérique peuvent être vues sur les images de Pluton prises par New Horizons. La brume résulte de réactions chimiques dans la haute atmosphère, où le rayonnement ultraviolet du soleil ionise l'azote et le méthane, qui réagissent pour former de minuscules particules d'hydrocarbures de plusieurs dizaines de nanomètres de diamètre. Alors que ces minuscules particules s'enfoncent dans l'atmosphère, ils se collent pour former des agrégats qui grossissent en descendant, finir par s'installer à la surface.
"Nous pensons que ces particules d'hydrocarbures sont liées à la substance rougeâtre et brunâtre vue sur les images de la surface de Pluton, " dit Zhang.
Les chercheurs s'intéressent à l'étude des effets des particules de brume sur le bilan énergétique atmosphérique d'autres corps planétaires, comme la lune Triton de Neptune et la lune Titan de Saturne. Leurs découvertes peuvent également être pertinentes pour les enquêtes sur les exoplanètes aux atmosphères brumeuses.
Les coauteurs de Zhang sont Darrell Strobel, un scientifique planétaire à l'Université Johns Hopkins et co-investigateur de la mission New Horizons, et Hiroshi Imanaka, un scientifique du NASA Ames Research Center à Mountain View, qui étudie la chimie des particules de brume dans les atmosphères planétaires. Cette recherche a été financée par la NASA.
