La famosa estructura en forma de corazón de Plutón, llamada Tombaugh Regio, rápidamente se hizo famosa después de que la misión New Horizons de la NASA capturó imágenes del planeta enano en 2015 y reveló que no es el mundo estéril que los científicos pensaban que era.

Ahora, una nueva investigación muestra que el renombrado corazón de nitrógeno de Plutón gobierna su circulación atmosférica. Descubrir cómo se comporta la atmósfera de Plutón proporciona a los científicos otro lugar para comparar con nuestro propio planeta. Tales hallazgos pueden identificar características similares y distintivas entre la Tierra y un planeta enano a miles de millones de millas de distancia.

El gas nitrógeno, un elemento que también se encuentra en el aire en la Tierra, comprende la mayor parte de la delgada atmósfera de Plutón, junto con pequeñas cantidades de monóxido de carbono y el gas metano de efecto invernadero. El nitrógeno congelado también cubre parte de la superficie de Plutón en forma de corazón. Durante el día, una capa delgada de este hielo de nitrógeno se calienta y se convierte en vapor. Por la noche, el vapor se condensa y una vez más forma hielo. Cada secuencia es como un latido, bombeando vientos de nitrógeno alrededor del planeta enano.

Nueva investigación en AGU's Revista de Investigación Geofísica: Planetas sugiere que este ciclo empuja a la atmósfera de Plutón a circular en la dirección opuesta a su giro, un fenómeno único llamado retrorotación. A medida que el aire azota la superficie, transporta calor, granos de hielo y partículas de neblina para crear ventosas y llanuras de viento oscuro en las regiones norte y noroeste.

"Esto resalta el hecho de que la atmósfera y los vientos de Plutón, incluso si la densidad de la atmósfera es muy baja, pueden afectar la superficie", dijo Tanguy Bertrand, astrofísico y científico planetario del Centro de Investigación Ames de la NASA en California y líder del estudio. autor.

La mayor parte del hielo de nitrógeno de Plutón se limita a Tombaugh Regio. Su "lóbulo" izquierdo es una capa de hielo de 1,000 kilómetros (620 millas) ubicada en una cuenca profunda de 3 kilómetros (1.9 millas) llamada Sputnik Planitia, un área que contiene la mayor parte del hielo de nitrógeno del planeta enano debido a su baja elevación. El "lóbulo" derecho del corazón se compone de tierras altas y glaciares ricos en nitrógeno que se extienden hacia la cuenca.

"Antes de New Horizons, todos pensaban que Plutón iba a ser un netball, completamente plano, casi sin diversidad", dijo Bertrand. "Pero es completamente diferente. Tiene muchos paisajes diferentes y estamos tratando de entender qué está pasando allí".

Vientos del oeste

Bertrand y sus colegas se propusieron determinar cómo la circulación del aire, que es 100,000 veces más delgada que la de la Tierra, podría dar forma a las características de la superficie. El equipo extrajo datos del sobrevuelo de New Horizons en 2015 para representar la topografía de Plutón y sus capas de hielo de nitrógeno. Luego simularon el ciclo del nitrógeno con un modelo de pronóstico del tiempo y evaluaron cómo soplaban los vientos en la superficie.

El grupo descubrió que los vientos de Plutón a más de 4 kilómetros (2.5 millas) soplan hacia el oeste, en la dirección opuesta al giro oriental del planeta enano, en una retro-rotación durante la mayor parte de su año. A medida que el nitrógeno dentro de Tombaugh Regio se vaporiza en el norte y se convierte en hielo en el sur, su movimiento desencadena vientos hacia el oeste, según el nuevo estudio. Ningún otro lugar en el sistema solar tiene una atmósfera así, excepto quizás la luna Tritón de Neptuno.

Los investigadores también encontraron una fuerte corriente de aire rápido y cercano a la superficie a lo largo del límite occidental de la cuenca del Sputnik Planitia. El flujo de aire es como los patrones de viento en la Tierra, como el Kuroshio a lo largo del borde oriental de Asia. El nitrógeno atmosférico que se condensa en hielo impulsa este patrón de viento, según los nuevos hallazgos. Los altos acantilados del Sputnik Planitia atrapan el aire frío dentro de la cuenca, donde circula y se fortalece a medida que pasa a través de la región occidental.

La intensa existencia de la corriente límite occidental entusiasmó a Candice Hansen-Koharcheck, científica planetaria del Instituto de Ciencia Planetaria de Tucson, Arizona, que no participó en el nuevo estudio.

"Es en gran medida el tipo de cosas que se debe a la topografía o los detalles del entorno", dijo. "Estoy impresionado de que los modelos de Plutón hayan avanzado hasta el punto de que puedas hablar sobre el clima regional".

En una escala más amplia, Hansen-Koharcheck pensó que el nuevo estudio era intrigante. "Todo este concepto del corazón palpitante de Plutón es una forma maravillosa de pensar en ello", agregó.

Estos patrones de viento que provienen del corazón de nitrógeno de Plutón pueden explicar por qué alberga llanuras oscuras y vetas de viento al oeste de Sputnik Planitia. Los vientos podrían transportar calor, lo que calentaría la superficie, o podrían erosionar y oscurecer el hielo al transportar y depositar partículas de bruma. Si los vientos en el planeta enano giraran en una dirección diferente, sus paisajes podrían verse completamente diferentes.

"Sputnik Planitia puede ser tan importante para el clima de Plutón como el océano lo es para el clima de la Tierra", dijo Bertrand. "Si eliminas el Sputnik Planitia, si eliminas el corazón de Plutón, no tendrás la misma circulación", agregó.

Los nuevos hallazgos permiten a los investigadores explorar la atmósfera de un mundo exótico y comparar lo que descubren con lo que saben sobre la Tierra. El nuevo estudio también arroja luz sobre un objeto a 6 mil millones de kilómetros (3,7 mil millones de millas) del sol, con un corazón que cautivó al público de todo el mundo.

"Plutón tiene un misterio para todos", dijo Bertrand.