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Quattro immagini della New Horizons della NASA (LORRI) sono state combinate con i dati dello strumento Ralph per creare questa visione globale di Plutone. Credits: NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Southwest Research Institute.

Introduzione

Un “cuore pulsante” di azoto ghiacciato controlla i venti di Plutone e può dare origine a elementi sulla sua superficie, secondo un nuovo studio pubblicato sul Journal of Geophysical Research.

Il cuore di Plutone

La famosa struttura a forma di cuore di Plutone, di nome Tombaugh Regio, è diventata rapidamente famosa dopo che la missione New Horizons della NASA ha catturato filmati del pianeta nano nel 2015 e ha rivelato che non era il mondo sterile che gli scienziati pensavano fosse.

Ora, una nuova ricerca mostra che il famoso cuore di azoto di Plutone governa la sua circolazione atmosferica. Scoprire come si comporta l’atmosfera di Plutone offre agli scienziati un altro luogo da confrontare con il nostro pianeta. Tali scoperte possono individuare caratteristiche simili e distintive tra la Terra e un pianeta nano a miliardi di chilometri di distanza.

L’azoto – un elemento presente anche nell’aria sulla Terra – comprende la maggior parte della sottile atmosfera di Plutone, insieme a piccole quantità di monossido di carbonio e metano. L’azoto congelato copre anche la parte della superficie di Plutone a forma di cuore. Durante il giorno, uno strato sottile di questo ghiaccio di azoto si riscalda e si trasforma in vapore. Di notte, il vapore si condensa e forma nuovamente il ghiaccio. Ogni sequenza è come un battito cardiaco, che pompa venti di azoto attorno al pianeta nano.

La nuova ricerca

Gli studiosi suggeriscono che questo ciclo spinga l’atmosfera di Plutone a circolare nella direzione opposta rispetto il senso della sua rotazione – un fenomeno unico chiamato retro-rotazione. Mentre l’aria frusta vicino alla superficie, trasporta calore, granelli di ghiaccio e particelle di foschia per creare strisce di vento scuro attraverso le regioni settentrionali e nord-occidentali.

Ciò evidenzia il fatto che l’atmosfera e i venti di Plutone – anche se la densità dell’atmosfera è molto bassa – può avere un impatto sulla superficie“, ha affermato Tanguy Bertrand, astrofisico e scienziato planetario presso il Centro Ames Research della NASA in California e autore principale dello studio.

Gran parte del ghiaccio di azoto di Plutone è limitato a Tombaugh Regio. Il suo “lobo” sinistro è una calotta glaciale di 1.000 chilometri (620 miglia) situata in un bacino profondo di 3 chilometri (1,9 miglia) chiamato Sputnik Planitia – un’area che detiene la maggior parte del ghiaccio di azoto del pianeta nano a causa della sua bassa elevazione . Il “lobo” del cuore è formato da altopiani e ghiacciai ricchi di azoto che si estendono nel bacino.

Prima di New Horizons, tutti pensavano che Plutone sarebbe stato un netball – completamente piatto, in quasi nessuna diversità“, ha detto Bertrand. “Ma è completamente diverso. Ha molti paesaggi diversi e stiamo cercando di capire cosa stia succedendo lì”.

Venti occidentali

Bertrand e i suoi colleghi hanno deciso di determinare come l’aria in circolazione – che è 100.000 volte più sottile di quella della Terra – possa modellare le caratteristiche della superficie. Il team ha estratto i dati dal flyby di New Horizons 2015 per rappresentare la topografia di Plutone e le sue coperte di ghiaccio di azoto. Hanno quindi simulato il ciclo dell’azoto con un modello di previsioni meteorologiche e valutato come i venti hanno soffiato sulla superficie.

Il gruppo ha scoperto che i venti di Plutone sopra i 4 chilometri (2,5 miglia) soffiano verso ovest – la direzione opposta rispetto alla rotazione orientale del pianeta nano – in una retro-rotazione. Mentre l’azoto all’interno della Tombaugh Regio vaporizza a nord e diventa ghiaccio a sud, il suo movimento innesca venti occidentali, secondo il nuovo studio. Nessun altro posto nel sistema solare ha un’atmosfera simile, tranne forse Tritone, la luna di Nettuno.

I ricercatori hanno anche scoperto una forte corrente d’aria rapida e superficiale lungo il confine occidentale del bacino della Sputnik Planitia. Il flusso d’aria è come i modelli di vento sulla Terra, come il Kuroshio lungo il bordo orientale dell’Asia. L’azoto atmosferico che si condensa nel ghiaccio guida questo schema del vento, secondo i nuovi risultati. Le alte scogliere della Sputnik Planitia intrappolano l’aria fredda all’interno del bacino, dove circola e diventa più forte mentre attraversa la regione occidentale.

L’intensa esistenza della corrente di confine occidentale ha eccitato Candice Hansen-Koharcheck, scienziata planetaria del Planetary Science Institute di Tucson, in Arizona, che non era coinvolta nel nuovo studio.

Sono molti gli aspetti che dipendono dalla topografia o dai dettagli dell’ambientazione“, ha detto. “Sono impressionata dal fatto che i modelli di Plutone siano avanzati al punto da poter parlare di clima regionale“.

Su scala più ampia, Hansen-Koharcheck pensava che il nuovo studio fosse intrigante. “L’intero concetto del cuore pulsante di Plutone è un modo meraviglioso di pensarci“, ha aggiunto.

Questi schemi di vento derivanti dal cuore di azoto di Plutone possono spiegare perché ospita pianure oscure e strisce di vento ad ovest della Sputnik Planitia. I venti potrebbero trasportare calore – che riscalderebbe la superficie – o potrebbe erodere e scurire il ghiaccio trasportando e depositando particelle di foschia. Se i venti sul pianeta nano ruotassero in una direzione diversa, i suoi paesaggi potrebbero apparire completamente diversi.

La Sputnik Planitia può essere importante per il clima di Plutone come l’oceano lo è per il clima della Terra“, ha detto Bertrand. “Se rimuovi la Sputnik Planitia – se rimuovi il cuore di Plutone – non avrai la stessa circolazione“, ha aggiunto.

Le nuove scoperte consentono ai ricercatori di esplorare l’atmosfera di un mondo esotico e confrontare ciò che scoprono con ciò che sanno sulla Terra. Il nuovo studio illumina anche un oggetto a 6 miliardi di chilometri (3,7 miliardi di miglia) di distanza dal sole, con un cuore che ha affascinato il pubblico di tutto il mondo.

Plutone ha qualche mistero per tutti“, ha detto Bertrand.

Citazioni e Approfondimenti

  • Pluto’s icy heart makes winds blow, by American Geophysical Union
  • T. Bertrand, F. Forget, O. White, B. Schmitt, S.A. Stern, H.A. Weaver, L.A. Young, K. Ennico, C.B. Olkin. Pluto’s beating heart regulates the atmospheric circulation: results from high resolution and multi-year numerical climate simulationsJournal of Geophysical Research: Planets, 2020; DOI: 10.1029/2019JE006120