Когда «Новые горизонты» пролетели мимо Плутона в 2015 году, зонд не только открыл для нас шикарные виды гигантской планеты Солнечной системы, но и научный сюрприз: Плутон оказался намного холоднее, чем мы ожидали. Хотя на тему этого расхождения выдвигались самые разные теории, группа ученых считает, что пришла к окончательной разгадке: во всем виноват атмосферный туман. Если атмосферный туман может охлаждать далекий ледяной карлик на целых 30 градусов Цельсия, возможно, мы могли бы взять его на вооружение в борьбе с глобальным потеплением.
Как определяется средняя температура планеты? Вот несколько моментов:
- сколько излучения планета получает от Солнца
- каковые ее отражающие и поглощающие свойства
- какая у планеты атмосфера.
В обычных условиях этот третий фактор обычно определяется содержанием газов в атмосфере. Определяя свойства газа по длине волны, мы можем рассчитать его температуру. Зонд «Новые горизонты» проделал фантастическую работу по измерению содержания и свойств атмосферы Плутона, позволив нам составить рабочую модель.
Этот необычный вид Плутона — топографическая карта, показывающая вариации высот коры, извлеченных из данных «Новых горизонтов».
Миссия «Новых горизонтов» также измерила температуру Плутона и обнаружила, что та была прохладнее, чем мы ожидали. По какой-то причине Плутон либо не получал столько тепла, сколько мы ожидали, либо эффективнее рассеивал его. По последним данным, опубликованным на днях в журнале Nature, «туман нагревает атмосферу Плутона и также объясняет ее низкую температуру». Ученые предположили, что наши модели не сработали, потому что атмосфера Плутона состоит не только из газов, но и из тумана. А туман — это взвесь частиц скорее в твердом, нежели в газообразном состоянии.
Атмосфера Плутона в основном состоит из легких газов, таких как молекулярный азот и метан. Хотя расстояние от Солнца сохраняет Плутон в холоде, остается также высокоэнергетический ультрафиолетовый свет. Когда этот коротковолновый свет попадает в молекулы, азот и метан ионизируются, поскольку выбиваются электроны. Это приводит к взаимодействию молекул и формированию более сложных углеводородов — в 100 раз больше молекул азота и метана, из которых они сформировались. Поскольку эти новые частицы больше и массивнее остальной атмосферы, они начинают тонуть, сливаясь по мере опускания. В конечном итоге они оседают на поверхности как плутоновские осадки.
По мнению Ци Чжана, ведущего автора работы, эти же углеводорода создают красно-коричневые отложения, которые мы видим на цветных снимках поверхности Плутона.
«Мы считаем, что это углеводородные частицы связаны с красноватым и коричневатым веществом, которые мы видим на снимках поверхности Плутона. Плутон — первое планетарное тело, известное нам, в котором энергетический бюджет атмосферы представлен в большей части твердыми частицами, а не газами».
С точки зрения температуры разница огромна. Плутон без тумана должен был иметь температуру в 100 Кельвинов (-173 Цельсия), но по факту намного холоднее, на 30 градусов. Эта разница температур в 10 раз больше того влияния, которое оказали люди своей деятельностью с выбросами парниковых газов.
Земля продемонстрировала нечто подобное: в процессе глобального затемнения. В отличие от сложных углеводородных туманов Плутона, похожие туманы Земли вызваны сочетанием природных факторов (например, извержениями вулканов и лесными пожарами) и антропогенных (сульфатные аэрозоли и мелкие загрязняющие частицы). Из-за обилия воды на Земле, эти частицы служат семенами для капель воды в облаках, причем более мелкие частицы производят капельки поменьше, которые отражают сильнее.
Глобальное затемнение могло бы однажды обеспечить геоинженерное решение для противодействия последствиям глобального потепления, если наши экологические усилия по сдерживанию наших выбросов окажутся провальными. Открытие связи туманных взвесей и температуры на Плутоне наглядно демонстрирует, что этот эффект может снизить всемирную температуру весьма серьезно. На первый взгляд это предлагает геоинженерное решение по смягчению глобального потепления. Однако неизбежны побочные эффекты, связанные с загрязнениями и токсичными частицами в наших облаках, а значит и в водоемах. Мы должны убедиться, что лекарство не станет эвтаназией.
