< Планетологи закончили извлекать грунт астероида Рюгу

Дымка на Тритоне состоит из «пушистого» твердого этилена

Моделирование микрофизики облаков Тритона, проведенное японскими астрономами, показало, что высотная дымка в атмосфере спутника образована замерзшим этиленом, частицы которого имеют фрактальную «пушистую» форму.

---

Владислава Ананьева

Атмосфера Тритона, крупнейшего спутника Нептуна, почти полностью состоит из азота, в качестве примесей в ней содержится 0.01% угарного газа и 0.02% метана. Во время пролета «Вояджера-2» в 1989 году атмосферное давление у поверхности составило 1.8 Па, температура – 38 К. Снимки Тритона показали, что и в такой разреженной атмосфере есть облака: сравнительно яркие на высоте ниже 4 км и тонкая дымка, простирающаяся до высот ~30 км. Наблюдения «Вояджера-2», проведенные при высоких фазовых углах, позволили оценить характерные размеры частиц – 0.1 мкм, и оптическую глубину дымки в видимых лучах – 0.003. При этом наблюдения покрытий Тритоном фоновых звезд в ультрафиолетовом диапазоне (140-165 нм) показали оптическую толщину дымки в 0.024, т.е. гораздо выше, чем в видимом свете. При этом состав дымки оставался неизвестным, хотя некоторые исследователи предположили, что она состоит из толинов аналогично частицам дымки из атмосферы Титана.

23 декабря 2020 года в Архиве электронных препринтов была опубликована статья, посвященная изучению микрофизики частиц дымки из атмосферы Тритона. Авторы провели расчеты для нескольких моделей аэрозоля и показали, что одни лишь толины не в состоянии объяснить совокупность имеющихся наблюдательных данных. 

Согласно их расчетам, ядра конденсации будущих частиц дымки возникают в ионосфере Тритона на высотах ~200 км в результате фотохимических процессов, индуцированных солнечным ультрафиолетом и высокоэнергичными электронами из магнитосферы Нептуна. Затем толиновое ядро размерами ~10 нм начинает оседать. По мере уменьшения высоты атмосфера Тритона становится все плотнее и холоднее, и на высоте 60 км достигается насыщение по этилену C₂H₄, в результате чего ядро конденсации начинает покрываться оболочкой из замерзшего этилена. В итоге размеры частиц могут достигать 0.2-1 мкм, причем сами частицы представляют собой рыхлые образования с фрактальной размерностью 1.8-2.2. Впрочем, не исключены и примерно круглые частицы. Соответствующие темпы образования частиц дымки оцениваются в 2·10^-15 г/кв.см в секунду для случая рыхлых фрактальных агрегатов и 8·10^-15 г/кв.см в секунду для случая примерно круглых частиц, что согласуется с величиной, полученной из наблюдений «Вояджера-2».

Авторы статьи пока не могут установить, какая форма частиц дымки ближе к истине, хотя сами отдают предпочтение рыхлым частицам. Исследователи предлагают провести наблюдения покрытий Тритоном звезд в УФ-лучах с длиной волны менее 150 нм. В этом диапазоне оптическая толщина дымки из «пушистых» фрактальных агрегатов должна расти по мере уменьшения длины волны, а в случае круглых частиц – оставаться постоянной. 

Ключевые сведения об атмосфере Тритона может дать миссия TRIDENT (NASA) – конечно, в том случае, если ее утвердят.

Источник: https://arxiv.org/pdf/2012.11932.pdf

---