Při průletu okolo Pluta v červenci roku 2015, objevila vesmírná sonda New Horizons velkou geomorfologickou diverzitu a kontrast albeda terénu v regionu Cthulhu, nacházejícího se v rovníkové oblasti Pluta, západně od Sputnik Planitia. Tato oblast je charakteristická tmavým povrchem, který je přisuzován usazování částic netěkavých sloučenin, které jsou syntetizovány z atmosferických plynů (N2, CH4, CO) pod vlivem kosmického vysokoenergetického záření. Na některých místech povrch pokrývá také kryovulkanický depozit. Nachází se zde i vysoce položený horský pás Pigafetta Montes.

Přístroje LORRI (Long-Range Reconnaissance Imager) a MVIC (Multispectral Visible Imaging Camera) nacházející se na palubě sondy New Horizons objevily na jeho vrcholech, tyčících se do výšky 2,5 - 3,5 km nad své základny, což odpovída necelým 4 km nad průměrný rádius planety Pluto, depozity materiálu obsahující metan (CH4). Detekovaná světlá námraza (albedo ~ 0.65), nacházející se od 1,5 km výše, nápadně připomíná sněhem pokryté vrcholky Alp (obrázek 1). Přístroje však nebyly schopné rozlišit, zda-li se jedná o metanový led, nebo o metan obsažený v dusíkem bohatém ledu, nebo obojí.

obrázek 1 - Na levé straně horský pás Pigafetta, region Cthulhu, blízko rovníku Pluta. Na pravé straně Alpy. Zdroj: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute and Thomas Pesquet/ESA

Díky adiabatickému ochlazování klesá teplota atmosféry na planetě Zemi s nadmořskou výškou. V těchto podmínkách teplý vlhký vzduch stoupá vzhůru po úpatích hor, což díky adiabatickému ochlazení vede ke kondenzaci a tvorbě sněhové pokrývky na jejich vrcholech.

Stejný proces však na Plutu aplikovat nemůžeme. Z pozorování a modelů víme, že zde dochází naopak k prudkému zvyšování teploty v prvních kilometerch nad povrchem. Tento opačný gradient je způsoben absorbcí slunečního záření metanem obsaženým v atmosféře (toto neplatí v oblastech pokrytých N2 ledem - jeho sublimace může způsobovat ochlazení několika kilometrů atmosféry). Atmosféra Pluta je příliš tenká, aby byla schopna ovlivnit teplotu povrchu. V nepřitomnosti N2 ledu, tak povrch zůstává všude v lokální radiační rovnováze, studenější než nadložní vrstvy atmosféry. To má za následek, že vzduch nacházející se v blízkosti povrchu je ochlazován a teče po upatí hor směrem dolů, díky vyšší hustotě v porovnání se vzduchem, který se nachází ve stejné výšce, ale dále od povrchu. Numerické simulace potvrdily, že tyto katabatické větrné pohyby v blízkosti povrchu převládají na Plutu všude po celou denní dobu. Za takových podmínek nemůžeme kondenzaci metanu vysvětlit za pomocí stejného mechanismu, jako na Zemi.

Tvorba sněhové pokrývky na vrcholech zemských hor (horní panel). Metanová námraze formována na vrcholech hor Pluta, sahajících do metanem obohacených vrstev atmosféry. Zdroj: Bertrand et al., 2020.
Tvorba sněhové pokrývky na vrcholech zemských hor (horní panel). Metanová námraza formovaná na vrcholcích hor Pluta, sahajících do metanem obohacených vrstev atmosféry. Zdroj: Bertrand et al., 2020. 

Mezinárodnímu vědeckému týmu se podařilo sestavit numerický model klimatu na Plutu, který potvrzuje a vysvětluje mechanismus formace pokrývky metanového ledu na vrcholcích. Model ukazuje (obrázek 2), že atmosféra Pluta je díky cirkulaci indukované sublimací metanového ledu ve větších výškách sezónně obohacována o plynný metan, který ve větších výškách následně kondenzuje a vytváří námrazu.

Formace metanové námrazy na vrcholech hor Pluta je tedy kompletně odlišná od tvorby sněhových čepic na alpských vrcholech. Za povšimnutí stojí, že tyto dva odlišné fenomény a dva odlišné materiály dokaží vytvořit stejný krajinný ukáz.

Originální publikace: https://www.nature.com/articles/s41467-020-18845-3

Zdroj úvodního obrázku: https://solarsystem.nasa.gov/resources/652/plutos-majestic-mountains-frozen-plains-and-foggy-hazes/?category=planets/dwarf-planets_pluto