Abstract

NASA:n New Horizons -avaruusaluksen Alice-instrumentti havainnoi auringon ultraviolettisäteilyn peittymisen Pluton ilmakehään 14. heinäkuuta 2015. Transmissio vs. korkeus oli herkkä N2:n, CH4:n, C2H2:n, C2H4:n, C2H6:n ja usvan läsnäololle. Johdimme viiden molekyylilajin näkyvyyslinjan mukaiset runsaudet ja paikalliset lukumäärän tiheydet sekä sumun näkyvyyslinjan mukaiset optiset syvyydet ja sammumiskertoimet. Pääsimme seuraaviin tärkeimpiin johtopäätöksiin: (1) Vahvistimme, että Pluton ylemmän ilmakehän lämpötilat olivat kylmempiä kuin ennen New Horizonsin ohilentoa odotettiin; ylemmän ilmakehän lämpötilat olivat lähellä 65-68 K. Arvioidut kohonneet Jeans-pakoamisnopeudet olivat (3-7) × 1022 N2 s-1 ja (4-8) × 1025 CH4 s-1 eksobasiksessa (∼ 2900 kilometrin säteellä tai ∼ 1710 kilometrin korkeudessa). (2) Mittasimme CH4-runsauksia 80-1200 km:n korkeudella pinnasta. Liisan CH4- sekä Liisan ja REX:n N2-mittausten yhteinen analyysi viittasi hyvin vakaaseen alempaan ilmakehään, jossa on pieni pyörteinen diffuusiokerroin, todennäköisesti välillä 550-4000 cm2 s-1. Tällaisen pienen pyörteisen diffuusiokertoimen ansiosta homopaussi on 12 km:n etäisyydellä pinnasta, joten Plutolla on pieni planetaarinen rajakerros. CH4:n pinnan sekoittumissuhde oli ∼ 0,28-0,35 %. (3) C2Hx-hiilivetyjen (C2H2, C2H4, C2H6) runsausprofiilit eivät olleet yksinkertaisesti eksponentiaalisia korkeuden mukaan. Havaitsimme C2H4:n osalta paikalliset maksimit näköyhteyslinjan runsaudessa lähellä 410 km:n korkeutta, C2H2:n osalta lähellä 320 km:n korkeutta ja C2H6:n osalta käännepisteen tai viittauksen paikalliseen maksimiin 260 km:n korkeudessa. Havaitsimme myös paikallisia minimejä lähellä 200 km:n korkeutta C2H4:n osalta, lähellä 170 km:n korkeutta C2H2:n osalta ja käännepiste tai minimi lähellä 170-200 km:n korkeutta C2H6:n osalta. Näitä verrattiin suotuisasti malleihin, jotka koskevat hiilivetyjen tuotantoa lähellä 300-400 km:n korkeutta ja sameuden tiivistymistä lähellä 200 km:n korkeutta, erityisesti C2H2:n ja C2H4:n osalta (Wong et al., 2017). (4) Löysimme sameutta, jonka ekstinktiokerroin oli suunnilleen verrannollinen N2:n tiheyteen.