Proud plynu mezi planetou a měsícem dodá surovinu

Jak vidíme nahoře na obrázku, Plutův měsíc Charon má červenou čepičku kolem severního pólu. Odhalila ji sonda New Horizons v roce 2015, foto NASA/Johns Hopkins APL/SwRI. Od té doby planetology trápí, jak na měsíci bez atmosféry mohla vůbec vzniknout. Simulace procesů na povrchu Charona ve vakuové chladicí komoře přinesla odpověď. Výsledky shrnuje první autor jedné a spoluautor druhé publikace Ujjwal Raut ze Southwest Research Institute v texaském San Antoniu: „Drastické sezónní změny v Charonově řídké atmosféře jsou klíčem k pochopení formování Charonovy červené polární zóny.“ Jde o komplexní děj, jehož první krok je přenos molekul methanu CH4 z atmosféry Pluta na jeho měsíc. Trpasličí planeta nemá dostatečnou gravitaci, aby tak lehkou molekulu jako methan dlouhodobě udržela. Na Charona z ní dorazí kolem 27 miliard molekul methanu za sekundu a metr čtvereční povrchu měsíce. Vypadá to jako obrovské číslo, ale ve skutečnosti to odpovídá 7,2 x 10-13 gramu methanu, což není mnoho.

Charon má červenou čepičku z organických sloučenin

Charon není od Pluta příliš vzdálen, necelých 20.000 km. Je výrazně menší než náš Měsíc, takže na obloze Pluta se jeví jenom asi 6,5 krát větší. Methan namrzá na povrchu měsíce Charona od zhruba 70. rovnoběžky severněji. Oblast nese neformální pojmenování Mordor Macula, skvrna Mordoru. Namrzá během celé Plutovy stoleté zimy. Dopadající rozptýlené ultrafialové záření pomalu přeměňuje methan CH4 na větší ethan CH3CH3. Když celou oblast v létě osvítí Slunce, methan se rychle odpaří. Ethan je hmotnější, takže zůstává zamrzlý na povrchu. Zároveň intenzita ultrafialového záření dosáhne úrovně, kdy molekuly ethanu přemění na velké organické molekuly s násobnými vazbami, které mají červenou barvu. Tento proces probíhá zhruba třicet let z plutonského roku dlouhého přes 247 let.

Na Titanu obdobně

Charon má červenou čepičku, ale Saturnův měsíc Titan má díky podobným sloučeninám, které vznikají z methanu a ethanu, načervenalou celou atmosféru.

Ben Teolis et al., Extreme Exospheric Dynamics at Charon: Implications for the Red Spot, Geophysical Research Letters, 2022, https://doi.org/10.1029/2021GL097580
Ujjwal Raut et al., Charon’s refractory factory, Science Advances, 2022, Vol 8, Iss 24, DOI: 10.1126/sciadv.abq5701