SOFIA encuentra pistas ocultas en la neblina de Plutón.

Cuando la nave espacial New Horizons pasó por Plutón en 2015, una de las muchas características fascinantes que revelaron sus imágenes fue que este mundo pequeño y helado en el distante Sistema Solar tiene una atmósfera nebulosa. Ahora, los nuevos datos ayudan a explicar cómo se forma la neblina de Plutón a partir de la tenue luz del Sol a 6.000 millones de kilómetros de distancia mientras se mueve a través de una órbita inusual.

Las observaciones remotas de Plutón por el telescopio de la NASA en un avión, el Observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja, o SOFIA, muestran que la neblina delgada que envuelve a Plutón está hecha de partículas muy pequeñas que permanecen en la atmósfera durante períodos prolongados de tiempo en lugar de caer inmediatamente al superficie. Los datos de SOFIA aclaran que estas partículas de bruma se están reponiendo activamente, un descubrimiento que está revisando las predicciones sobre el destino de la atmósfera de Plutón a medida que avanza hacia áreas del espacio aún más frías en su órbita de 248 años terrestres alrededor del Sol. Los resultados se publican en la revista científica Icarus.



Imagen fija de una animación que ilustra a Plutón pasando frente a una estrella durante un evento similar a un eclipse conocido como ocultación. SOFIA observó el planeta enano cuando fue iluminado momentáneamente por una estrella el 29 de junio de 2015 para analizar su atmósfera.
Créditos: NASA.

“Plutón es un objeto misterioso que nos sorprende constantemente”, dijo Michael Person, autor principal del artículo y director del Observatorio Astrofísico Wallace del Instituto de Tecnología de Massachusetts. “Hubo indicios en observaciones remotas anteriores de que podría haber neblina, pero no hubo pruebas sólidas para confirmar que realmente existió hasta que los datos vinieron de SOFIA”. Ahora nos preguntamos si la atmósfera de Plutón se derrumbará en los próximos años; puede ser más resistente de lo que pensábamos”.

SOFIA estudió a Plutón solo dos semanas antes del sobrevuelo de New Horizons en julio de 2015. El Boeing 747 modificado voló sobre el Océano Pacífico y apuntó su telescopio de casi 3 metros hacia Plutón durante una ocultación, un evento similar a un eclipse en el que Plutón arrojó una débil sombra sobre La superficie de la Tierra al pasar frente a una estrella distante.

SOFIA observó las capas intermedias de la atmósfera de Plutón en las longitudes de onda de luz infrarroja y visible, y poco después, la nave espacial New Horizons sondeó sus capas superior e inferior utilizando ondas de radio y luz ultravioleta. Estas observaciones combinadas, tomadas tan cerca en el tiempo, han proporcionado la imagen más completa hasta la fecha de la atmósfera de Plutón.

Atmósfera azul y brumosa

Creada a medida que el hielo superficial se vaporiza bajo la luz distante del Sol, la atmósfera de Plutón es predominantemente gas nitrógeno, junto con pequeñas cantidades de metano y monóxido de carbono. Las partículas de neblina se forman en lo alto de la atmósfera, a más de 32 kilómetros sobre la superficie, a medida que el metano y otros gases reaccionan a la luz solar, antes de llover lentamente sobre la superficie helada.



Imagen en color de alta resolución de las capas de bruma en la atmósfera de Plutón, adquirida por la nave espacial New Horizons el 14 de julio de 2015.
Créditos: NASA / JHUAPL / SwRI.

New Horizons encontró evidencia de estas partículas cuando envió imágenes que mostraban una neblina teñida de azul a la atmósfera de Plutón. Ahora, los datos de SOFIA completan aún más detalles al descubrir que las partículas son extremadamente pequeñas, de solo 0,06-0,10 micras de grosor, o aproximadamente 1.000 veces más pequeñas que el ancho de un cabello humano. Debido a su pequeño tamaño, dispersan la luz azul más que otros colores a medida que se desplazan hacia la superficie, creando el tinte azul.

Con estas nuevas ideas, los científicos están reevaluando sus predicciones sobre el destino de la atmósfera de Plutón. Muchos pronósticos indican que a medida que los planetas enanos se alejan del Sol, se vaporizará menos hielo en la superficie, creando menos gases atmosféricos mientras continúan las pérdidas en el espacio, lo que eventualmente conducirá al colapso atmosférico. Pero en lugar de colapsar, la atmósfera parece cambiar en un patrón cíclico más corto.

La aplicación de lo que aprendieron de SOFIA para volver a analizar observaciones anteriores, incluso del predecesor de SOFIA, el Observatorio Aerotransportado de Kuiper, muestra que la neblina se espesa y luego se desvanece en un ciclo que dura solo unos pocos años. Esto indica que las pequeñas partículas se están creando relativamente rápido. Los investigadores sugieren que la órbita inusual de Plutón está impulsando los cambios en la neblina y, por lo tanto, puede ser más importante para regular su atmósfera que su distancia del Sol.

Plutón rodea al Sol en un recorrido largo y ovalado, llamado órbita elíptica, y en ángulo, llamado órbita inclinada. También gira de lado. Esto hace que algunas áreas del planeta enano estén expuestas a más luz solar en diferentes puntos de la órbita. Cuando las regiones ricas en hielo están expuestas a la luz solar, la atmósfera puede expandirse y crear más partículas de neblina, pero a medida que esas áreas reciben menos luz solar, puede reducirse y volverse más clara. Este ciclo ha continuado incluso a medida que la distancia de Plutón al Sol ha aumentado, aunque no está claro si este patrón continuará.

“Todavía hay muchas cosas que no entendemos, pero ahora nos vemos obligados a reconsiderar las predicciones anteriores”, dijo Person. “La atmósfera de Plutón puede colapsar más lentamente de lo que se predijo anteriormente, o tal vez no hacerlo en absoluto. Tenemos que seguir monitoreándolo para descubrirlo”.

Persiguiendo la sombra de Plutón

SOFIA estaba en una posición única para estudiar a Plutón desde lejos aprovechando un raro momento en que Plutón pasaba frente a una estrella distante y proyectaba una débil sombra sobre la superficie de la Tierra. Momentáneamente iluminada por la estrella, la atmósfera de Plutón podía ser analizada.

Viajando a 85.000 kilómetros por hora, se esperaba que la sombra de Plutón apareciera por unos breves dos minutos sobre el Océano Pacífico cerca de Nueva Zelanda. SOFIA trazó su rumbo para interceptarlo, pero dos horas antes de la ocultación, una predicción actualizada colocó la sombra a 321 kilómetros al norte.

“Capturar esa sombra requirió un poco de revuelo. SOFIA tiene el beneficio de ser móvil, pero el plan de vuelo revisado tuvo que ser aprobado por el control de tráfico aéreo “, dijo William Reach, director asociado de operaciones científicas de SOFIA. “Hubo algunos momentos tensos, pero el equipo trabajó unido y obtuvimos autorización. ¡Llegamos a la sombra de Plutón exactamente en el momento justo y nos alegramos de haberlo logrado!”

Las observaciones remotas como estas permiten a los científicos monitorear cuerpos planetarios entre los sobrevuelos de naves espaciales, que a menudo pueden estar separados por muchos años. El acuerdo entre los datos recopilados remotamente por SOFIA y el sobrevuelo cercano de New Horizons respalda que las observaciones de ocultación de la Tierra pueden proporcionar datos de alta calidad entre misiones de naves espaciales.


SOFIA estudió la sombra de Plutón mientras viajaba a través de la superficie de la Tierra a más de 85.000 km/h en la noche del 29 de junio de 2015. La planificación cuidadosa y la adaptación en tiempo real de la trayectoria de vuelo del observatorio que condujo a la observación, permitió a los científicos analizar la atmósfera de Plutón.
Créditos: NASA.

SOFIA, el Observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja, es un avión Boeing 747SP modificado para transportar un telescopio de 12,70 metros de diámetro. Es un proyecto conjunto de la NASA y el Centro Aeroespacial Alemán, DLR. El Centro de Investigación Ames de la NASA en el Silicon Valley de California administra el programa SOFIA, las operaciones científicas y misioneras en cooperación con la Asociación de Investigación Espacial de las Universidades con sede en Columbia, Maryland, y el Instituto Alemán SOFIA (DSI) en la Universidad de Stuttgart. El avión se mantiene y opera desde el Edificio 703 del Centro de Investigación de Vuelo Armstrong de la NASA, en Palmdale, California.