Pluto is painting red its companion Charon

New Horizons high-resolution image, of Pluto’s largest moon, Charon, just before closest approach on July 14, 2015.
Credit: Credits: NASA/JHUAPL/SwRI

NASA's New Horizons spacecraft captured this high-resolution, enhanced color view of Pluto’s largest moon, Charon, just before closest approach on July 14, 2015. The image combines blue, red and infrared images taken by the spacecraft's Ralph/Multispectral Visual Imaging Camera (MVIC); the colours are processed to best highlight the variation of surface properties across Charon. Scientists have learned that reddish material in the north (top) polar region – informally named Mordor Macula – is chemically processed methane that escaped from Pluto’s atmosphere onto Charon. The moon is 1,214 kilometres across; this image resolves details as small as 2.9 kilometers.

It was on June 2015, when the cameras on NASA’s approaching New Horizons spacecraft first spotted the large reddish polar region on Pluto’s largest moon, Charon, mission scientists knew two things: they’d never seen anything like it elsewhere in our solar system, and they couldn’t wait to get the story behind it.

Over the past year, after analyzing the images and other data that New Horizons has sent back from its historic July 2015 flight through the Pluto system, the scientists think they’ve solved the mystery. As they detail this week in the international scientific journal Nature, Charon’s polar coloring comes from Pluto itself – as methane gas that escapes from Pluto’s atmosphere and becomes “trapped” by the moon’s gravity and freezes to the cold, icy surface at Charon’s pole. This is followed by chemical processing by ultraviolet light from the sun that transforms the methane into heavier hydrocarbons and eventually into reddish organic materials called tholins.

"Who would have thought that Pluto is a graffiti artist, spray-painting its companion with a reddish stain that covers an area the size of New Mexico?" asked Will Grundy, a New Horizons co-investigator from Lowell Observatory in Flagstaff, Arizona, and lead author of the paper. "Every time we explore, we find surprises. Nature is amazingly inventive in using the basic laws of physics and chemistry to create spectacular landscapes." 

The team combined analyses from detailed Charon images obtained by New Horizons with computer models of how ice evolves on Charon’s poles. Mission scientists had previously speculated that methane from Pluto’s atmosphere was trapped in Charon’s north pole and slowly converted into the reddish material, but had no models to support that theory.

The New Horizons team dug into the data to determine whether conditions on the Texas-sized moon (with a diameter of 1,212 kilometers) could allow the capture and processing of methane gas. The models using Pluto and Charon’s 248-year orbit around the sun show some extreme weather at Charon’s poles, where 100 years of continuous sunlight alternate with another century of continuous darkness. Surface temperatures during these long winters dip to -430 Fahrenheit (-257 Celsius), cold enough to freeze methane gas into a solid.

“The methane molecules bounce around on Charon's surface until they either escape back into space or land on the cold pole, where they freeze solid, forming a thin coating of methane ice that lasts until sunlight comes back in the spring,” Grundy said. But while the methane ice quickly sublimates away, the heavier hydrocarbons created from it remain on the surface.

The models also suggested that in Charon’s springtime the returning sunlight triggers conversion of the frozen methane back into gas. But while the methane ice quickly sublimates away, the heavier hydrocarbons created from this evaporative process remain on the surface.

Sunlight further irradiates those leftovers into reddish material – called tholins – that has slowly accumulated on Charon’s poles over millions of years. New Horizons’ observations of Charon’s other pole, currently in winter darkness – and seen by New Horizons only by light reflecting from Pluto, or “Pluto-shine” – confirmed that the same activity was occurring at both poles.

“This study solves one of the greatest mysteries we found on Charon, Pluto’s giant moon,” said Alan Stern, New Horizons principal investigator from the Southwest Research Institute, and a study co-author. “And it opens up the possibility that other small planets in the Kuiper Belt with moons may create similar, or even more extensive ‘atmospheric transfer’ features on their moons.” 

Source: NASA, Wikipedia

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Plutón pinta de rojo a su acompañante Caronte 

La nave especial de la NASA, New Horizons ha capturado esta imagen a color en alta resolución de luna más grande, Caronte, justo antes de aproximación más cercana el 14 de julio de 2015. La imagen combina el azul, rojo e imágenes infrarrojas tomadas con el Instrumento visual de la nave Ralph/Multispectral Cámara (MVIC); los colores son procesados para mejor acentuar la variación de las propiedades superficiales a lo ancho de Caronte. Los científicos han descubierto que el material rojizo en el norte (parte de arriba) región polar – informalmente designada como Mordor Macula – es metano procesado químicamente que ha escapado de la atmosfera de Plutón hasta Caronte. la luna tiene 1.1214 de ancho; esta imagen resuelve detalles tan pequeños como 2,9 kilómetros. 

Fue en junio de 2015, cuando las cámaras de la nave espacial de la NASA New Horizons primeramente avistó la gran región rojiza en la luna más grande de Plutón, Caronte, los científicos supieron dos cosas: que nunca habían visto nada igual en ningún sitio en nuestro Sistema Solar, y que tampoco podían esperar para averiguar que se ocultaba tras ello. 

Durante el pasado año, y tras analizar la imagen y otra información que la New Horizons ha enviado de vuelta de su histórico vuelo a través del sistema de Plutón, los científicos piensan que han resuelto el misterio. Como han detallado esta semana en la revista científica internacional Nature, la coloración del polo sur de Caronte proviene del mismo Plutón – ya que gas metano escapa de la atmosfera de Plutón y se queda “atrapado” por la gravedad de la luna congelándose en la fría y helada superficie del polo de Caronte. A esto le sigue un proceso quimico por medio de la luz ultravioleta del Sol que transforma el metano en unos más pesados hidrocarbonos y eventualmente en tolinas. 

“¿Quién iba a pensar que Plutón sería un artista gráfico, pintando a spray a su acompañante con una rojiza mancha que cubre un área del tamaño de Nuevo Méjico?” preguntó Will Grundy, un co-investigator de la New Horizons del Lowell Observatory en Flagstaff, Arizona, y autor principal de la publicación. “Cada vez que exploramos, encontramos sorpresas. La naturaleza es increíblemente inventiva usando las leyes básicas de la física y la química para crear espectaculares paisajes.” 

El equipo combinó análisis de detalles de lata resolución de Caronte obtenidas de la New Horizon con modelos por computador de cómo evoluciona el hielo en los polos de Caronte. Los científicos de la misión habían especulado previamente de que metano de la atmosfera de Plutón estaba atrapado en el norte de Caronte y que lentamente se convertía en un material rojizo, pero no tenían modelos que apoyara esta teoría.

El equipo de New Horizons rebusco entre la información para determinar si las condiciones en la luna del tamaño de Tejas (con un diámetro de 1.212 kilómetros) podría permitir la captura y le procesado de gas metano. Los modelos usando la órbita de Plutón y Caronte de 248 años alrededor del Sol muestra alguna climatología extrema en el Polo de Caronte, donde 100 años de luz solar continuada alterna con otro siglo de condiciones de oscuridad. Las temperaturas de la superficie durante esos largos inviernos bajan hasta los -430 Fahrenheit (-257 Celsius), lo suficientemente frio para congelar el gas metano en un sólido. 

“las moléculas de metano rebotan alrededor de la superficie de Caronte hasta que o se escapan de vuelta al espacio o aterrizan en el frio polo, en donde se congelan en sólido, formando una fina cobertura de hielo de metano que dura hasta que la luz vuelve en la primavera,” dijo Grundy. Pero mientras que le metano hielo rápidamente es sublimado y alejado, los más pesados hidrocarbonos que se crearon por este proceso de evaporación se quedan en la superficie. 

Los modelos sugirieron que en la primavera de Caronte el retorno de la luz provoca la conversión del metano congelado de vuelta al gas. Pero mientras el metano hielo rápidamente se sublima, los más pesados hidrocarbonos creados debido al proceso de esta evaporación permanecen en la superficie.

La luz solar irradia aún más esos restos en un material rojizo – llamado tolinas – que lentamente se acumulan en los polos de Caronte por millones de años. Las observaciones del otro polo de Caronte de la New Horizon, actualmente en la oscuridad del invierno – y solo visto por New Horizons como luz reflejada desde Plutón, o “el brillo de Plutón” – confirmó que la misma actividad estaba ocurriendo en ambos polos.

“Este estudio resuelve uno de los más grandes misterios que hemos encontrado en Caronte, la luna gigante de Plutón” dijo Alan Stern, investigador principal de la New Horizon del Southwest Research Institute, y co-autor. “Y abre la posibilidad de que otros pequeños planetas con lunas en el Cinturón de Kuiper pudiera crear similares o incluso más extensas ‘transferencias ‘atmosféricas’ de las mismas características en sus lunas.”

Fuente: NASA, Wikipedia