Odhalená záhada ledovců na Plutu

Pluto ve srovnání s Marsem: i když mechanismus atmosférické kondenzace v oblastech nízkých šířek na Plutu není ekvivalentní podmínkám na Zemi, je již známý na Marsu (obrázek vlevo), kde atmosférický oxid uhličitý může kondenzovat na povrchu planety – podobně jako dusík na Plutu (obrázek vpravo ve falešných barvách – s nápadným ledovcem z dusíku ve spodní části oblasti Sputnik Planum uprostřed snímku).

V průběhu zimy a jara na Marsu suchý led přednostně pokrývá dno kráteru Hellas (viz spodní část obrázku planety Mars), který podobně jako Sputnik Planum leží několik tisíc metrů pod úrovní sousedního terénu, jež zůstává trvale bez ledu.

Jaký je původ velkého dusíkového ledovce tvaru srdce objeveného na Plutu v roce 2015 americkou sondou New Horizons? Dva vědci z Laboratoire de météorologie dynamique (CNRS/École polytechnique/UPMC/ENS Paris) ukázali, že specifické osvětlení Pluta a atmosféra „upřednostňuje“ kondenzaci dusíku v blízkosti rovníku, v oblastech nízkých šířek, což vede k nahromadění ledu ve spodní části oblasti Sputnik Planum, v regionu rozsáhlé topografické pánve. Prostřednictvím svých simulací rovněž vysvětlili povrchové rozdělení a atmosférický nadbytek dalších typů těkavých látek na povrchu Pluta. Tyto závěry byly publikovány 19. 9. 2016 v časopise Nature.

Pluto je rájem pro glaciology. Mezi různými typy ledu pokrývajícími povrch Pluta je dusík nejtěkavější: když sublimuje (při -235 °C), vytváří řídkou atmosféru v rovnováze se zásobami ledu na povrchu. Jedno z nejméně očekávaných pozorování ze sondy New Horizons, která kolem Pluta prolétla v červenci 2015, ukázalo, že tato zásobárna tuhého dusíku je mimořádně rozsáhlá a převážně se nachází v oblasti Sputnik Planum, v topografické pánvi nacházející se uvnitř „tropů“ na Plutu. Námraza z metanu se navíc objevuje nad celou oblastí severní polokoule, s výjimkou rovníku, zatímco led oxidu uhelnatého byl v menším množství detekován pouze v oblasti Sputnik Planum.

Až do současnosti zůstávalo rozložení ledu na povrchu Pluta nevysvětleno. K lepšímu pochopení fyzikálních procesů fungujících na Plutu vědci vyvinuli numerické teplotní modely povrchu trpasličí planety schopné simulovat cykly dusíku, metanu a oxidu uhelnatého v průběhu tisíců let a výsledky porovnali s pozorováními, která uskutečnila kosmická sonda New Horizons. Jejich model ukázal, že zmrzlý plyn dusíku podléhá uvěznění v podobě ledu v oblasti Sputnik Planum. Ve spodní části této pánve tlak atmosféry – a tudíž plynného dusíku – stoupá a koresponduje s námrazou, teplota je zde vyšší než v okolí pánve, což je v souladu s tím, že dusík nejlépe kondenzuje přímo na led. Simulace ukázaly, že dusíkový led se nevyhnutelně akumuluje v pánvi a tak vytváří trvalou zásobárnu dusíku, jak ji pozorovala sonda New Horizons.

Počítačové simulace rovněž popisují cykly metanu a oxidu uhelnatého. Protože jejich těkavost je podobná dusíku, led oxidu uhelnatého je izolovaný s dusíkem uvnitř pánve. Pokud jde o metanový led, je méně těkavý při teplotách převládajících na Plutu, což umožňuje jeho existenci i někde jinde než v oblasti ledovce v regionu Sputnik Planum. Model ukázal, že čistý metan sezónně pokrývá obě polokoule, v souladu s měřením sondy New Horizons.

Tento scénář ukazuje, že není potřebný vnitřní zásobník zmrzlého dusíku k vysvětlení vytvoření ledovce Sputnik Planum, jak naznačovaly dřívější studie. Místo toho dobře známé fyzikální principy tvoří základ této ledové směsice na Plutu a její velkolepé aktivity, jedné z nejúchvatnějších ve Sluneční soustavě. Vědci rovněž předpověděli, že atmosférický tlak je na momentálním sezónním maximu a bude klesat v příštích desetiletích, zatímco sezónní zalednění se bude vytrácet.

Zdroj: http://phys.org/news/2016-09-pluto-glaciers.html

autor: František Martinek