Abstract

Instrument Alice na należącej do NASA sondzie kosmicznej New Horizons zaobserwował ultrafioletową okultację słoneczną przez atmosferę Plutona w dniu 2015 14 lipca. Transmisja vs. wysokość była wrażliwa na obecność N2, CH4, C2H2, C2H4, C2H6 i zamglenia. Uzyskaliśmy line-of-sight abundances i lokalne gęstości liczbowe dla 5 gatunków molekularnych, oraz line-of-sight optical depth i współczynniki ekstynkcji dla zamglenia. Wyciągnęliśmy następujące główne wnioski: (1) Potwierdziliśmy temperatury w górnej atmosferze Plutona, które były chłodniejsze niż oczekiwano przed przelotem New Horizons, z górnymi temperaturami atmosferycznymi w pobliżu 65-68 K. Wywnioskowane zwiększone prędkości ucieczki Jeansa wynosiły (3-7) × 1022 N2 s-1 i (4-8) × 1025 CH4 s-1 w egzobazie (w promieniu ∼ 2900 km lub na wysokości ∼ 1710 km). (2) Zmierzyliśmy obfitość CH4 od 80 do 1200 km nad powierzchnią. Wspólna analiza pomiarów CH4 z Alice oraz pomiarów N2 z Alice i REX sugeruje bardzo stabilną dolną atmosferę z małym współczynnikiem dyfuzji wirowej, najprawdopodobniej pomiędzy 550 a 4000 cm2 s-1. Tak mały współczynnik dyfuzji wirowej umiejscowił homopauzę w odległości 12 km od powierzchni, dając Plutonowi małą planetarną warstwę graniczną. Współczynnik mieszania powierzchniowego CH4 wynosił ∼ 0,28-0,35%. (3) Profile obfitości węglowodorów ;C2Hx; (C2H2, C2H4, C2H6) nie były po prostu wykładnicze z wysokością. Wykryliśmy lokalne maksima w linii widzenia w pobliżu 410 km wysokości dla C2H4, w pobliżu 320 km dla C2H2 oraz punkt przegięcia lub sugestię lokalnego maksimum na 260 km dla C2H6. Wykryliśmy również lokalne minima w pobliżu 200 km wysokości dla C2H4, w pobliżu 170 km dla C2H2 oraz punkt przegięcia lub minimum w pobliżu 170-200 km dla C2H6. Porównywały się one korzystnie z modelami produkcji węglowodorów w pobliżu 300-400 km i kondensacji zamglenia w pobliżu 200 km, zwłaszcza dla C2H2 i C2H4 (Wong et al., 2017). (4) Znaleźliśmy haze, który miał współczynnik ekstynkcji w przybliżeniu proporcjonalny do gęstości N2.