Planetaire wetenschappers gebruikten licht van Pluto’s maan Charon om de schaduwen te verlichten
Terwijl het ruimtevaartuig New Horizons langs Pluto vloog, keek het achterom en maakte dit silhouetopname. Samen met nieuw bewerkte beelden die een vaag kijkje geven in de donkere kant van de planeet, onthullen de beelden details van Pluto’s wazige stikstofatmosfeer.
Dankzij het licht van de maan van de dwergplaneet is de donkere kant van Pluto in het schemerdonker komen te staan.
Toen NASA’s New Horizons-ruimtevaartuig in 2015 langs Pluto vloog, waren bijna alle beelden van het onverwacht complexe oppervlak van de dwergplaneet van de door de zon verlichte zijde (SN: 15-7-15). Duisternis omhulde het andere halfrond van de dwergplaneet. Een deel ervan, zoals het gebied bij de zuidpool, had de zon al tientallen jaren niet meer gezien.
Nu hebben missiewetenschappers eindelijk een korrelig zicht op de donkere kant van de dwergplaneet. De onderzoekers beschrijven het proces om de foto te maken en wat het hen vertelt over hoe Pluto’s stikstofcyclus de atmosfeer beïnvloedt op 20 oktober in de Planetair wetenschappelijk tijdschrift.
Voordat New Horizons langs Pluto passeerde, vermoedde het team dat de grootste maan van de dwergplaneet, Charon, genoeg licht zou reflecteren om het oppervlak van de verre wereld te verlichten. Dus lieten de onderzoekers het ruimtevaartuig terugdraaien naar de zon om een afscheidsblik op Pluto te nemen.
Aanvankelijk toonden de beelden slechts een ring van zonlicht die door Pluto’s wazige atmosfeer filterde (SN: 24-7-15). “Het is heel moeilijk om iets te zien in die schittering”, zegt planetaire wetenschapper John Spencer van het Southwest Research Institute in Boulder, Colorado. “Het is alsof je een straatnaambord probeert te lezen wanneer je naar de ondergaande zon rijdt en je hebt een vuile voorruit.”
Spencer en collega’s hebben een paar stappen ondernomen om het mogelijk te maken details van Pluto’s donkere kant uit de schittering te halen. Eerst liet het team het ruimtevaartuig 360 korte snapshots maken van de verlichte dwergplaneet. Elk was ongeveer 0,4 seconden lang, om overbelichting van de beelden te voorkomen. Het team nam ook snapshots van de zon zonder Pluto in het frame, zodat de zon achteraf kon worden afgetrokken.
Tod Lauer van het National Optical Astronomy Observatory in Tucson, Ariz., probeerde de beelden te verwerken toen hij de gegevens in 2016 kreeg. Op dat moment waren de rest van de gegevens van New Horizons nog vers en namen het grootste deel van zijn aandacht in beslag, dus hij had niet de tijd om zo’n lastig project aan te pakken.
Maar “het was iets dat daar gewoon zat en me opat”, zegt Lauer. Hij probeerde het opnieuw in 2019. Omdat het ruimtevaartuig bewoog terwijl het de beelden maakte, was elk beeld een beetje besmeurd of wazig. Lauer schreef een computercode om die vervaging van elk afzonderlijk frame te verwijderen. Vervolgens voegde hij het gereflecteerde Charon-licht in elk van die honderden afbeeldingen bij elkaar om een enkel beeld te produceren.
“Toen Tod die nauwgezette analyse deed, zagen we daar eindelijk iets opduiken in het donker … dat ons een beetje een glimp gaf van hoe de donkere pool van Pluto eruit ziet”, zegt Spencer.
Dat het team ook maar iets heeft gekregen, is indrukwekkend, zegt planetair wetenschapper Carly Howett, ook van het Southwest Research Institute en lid van het New Horizons-team, maar niet bij dit werk betrokken was. “Deze dataset is echt heel moeilijk om mee te werken”, zegt ze. “Een pluim voor dit team. Ik had dit niet willen doen.”
Het beeld, zegt Howett, kan wetenschappers helpen begrijpen hoe Pluto’s ijskoude stikstofatmosfeer varieert met zijn decennialange seizoenen. De atmosfeer van Pluto wordt bepaald door hoeveel stikstof er in een gasfase in de lucht zit en hoeveel er op het oppervlak bevroren is. Hoe meer stikstofijs verdampt, hoe dikker de atmosfeer wordt. Als te veel stikstof aan de grond bevriest, kan de atmosfeer helemaal instorten.
Toen New Horizons daar was, zag de zuidpool van Pluto er donkerder uit dan de noordpool. Dat suggereert dat er niet veel verse stikstofvorst uit de atmosfeer bevroor, hoewel het bijna winter was. “De vorige zomer eindigde tientallen jaren geleden, maar Pluto koelt vrij langzaam af”, zegt Spencer. “Misschien is het nog zo warm [that] daar kan de vorst niet condenseren, en dat zorgt ervoor dat de atmosfeer niet instort.”
Er was een lichtpuntje in het midden van het beeld, wat een verse ijsafzetting zou kunnen zijn. Dat is ook niet verwonderlijk, zegt Howett. Het ijs beweegt mogelijk nog steeds van de noordpool naar de zuidpool terwijl Pluto dieper de winter ingaat.
“We hebben hier lang over nagedacht. Dat is logisch’, zegt ze. “Maar het is mooi om te zien dat het gebeurt.”
