derecha|miniaturadeimagen|211x211px|La toma de partida de Plutón por New Horizons, mostrando la atmósfera de Plutón retroiluminada por el Sol. El color azul es lo más cercano que un ojo humano habría visto, y es causado por las capas de neblinas en la atmósfera. La atmósfera de Plutón es la tenue capa de gases que rodea a Plutón. Se compone principalmente de nitrógeno (N2), con pequeñas cantidades de metano (CH4) y monóxido de carbono (CO), los cuales son vaporizados por sus hielos que se encuentran en la superficie de Plutón. Contiene capas de neblina, consiste probablemente en compuestos más pesados que se forman a partir de estos gases, debido a radiación de alta energía. La atmósfera de Plutón es notable por sus fuertes cambios estacionales, y que no son causados por las peculiaridades de la rotación orbital y axial de Plutón.
La presión de la atmósfera de Plutón en su superficie, medido por New Horizons en 2015, es de alrededor de 1 Pa (10 µbar), aproximadamente 100 000 veces menor que la presión atmosférica de La Tierra. La temperatura en la superficie es de 40 a 60 K, pero crece rápidamente con la altitud debido a que el metano genera un efecto invernadero en su atmósfera. Cerca de la altitud de 30 km suele llegar a 110 K, y luego disminuye lentamente.
Plutón es el único objeto trans-neptuniano conocido con una atmósfera. Su análogo más cercano es la atmósfera de Tritón, aunque en algunos aspectos se asemeja incluso con la atmósfera de Marte.
La atmósfera de Plutón ha sido estudiada desde la década de 1980 desde la Tierra, basado en la observación de ocultaciones de estrellas por Plutón y la espectroscopia. En 2015, fue estudiado de cerca por la nave espacial New Horizons.
Composición miniaturadeimagen|300x300px|Bandas de neblinas azules en la atmósfera de Plutón(color verdadero, aproximadamente) El componente principal de la atmósfera de Plutón es el nitrógeno. El contenido de metano, de acuerdo a las mediciones por Nuevos Horizontes, es del 0,25 % (en observaciones realizadas desde la Tierra sugieren acerca de 0.4–0.6 % en 2008 y un 0,3–0,4 % en el 2012). Para el monóxido de carbono, las estimaciones basadas desde la Tierra son de 0,025–0.15 % (2010) y 0.05–0.075 % (2015). Bajo la influencia de radiación cósmica de alta energía, estos gases reaccionan para formar compuestos más complejos (no volátiles a temperaturas de la superficie de Plutón,), incluyendo etano (C2H6), etileno (C2H4), acetileno (C2H2), más pesados hidrocarburos y nitrilos y cianuro de hidrógeno (HCN) (cantidad de etileno es acerca de 0.0001 %, y la cantidad de acetileno es acerca de 0.0003 %). Estos compuestos se precipitan lentamente en la superficie. Probablemente, también se incluyen tolinas, que son responsables del color marrón de Plutón (como la de algunos otros cuerpos en el sistema solar exterior).
El compuesto más volátil de la atmósfera de Plutón es el nitrógeno, el segundo es el monóxido de carbono y el tercero es el metano. El indicador de volatilidad es la presión de vapor saturada (sublimación de presión). A una temperatura de 40 K (cerca del valor mínimo de la superficie de Plutón) es alrededor de 10 Pa para el nitrógeno, 1 Pa por monóxido de carbono y 0.001 Pa para el metano. Se incrementa rápidamente con la temperatura, y en 60 K (cerca del valor máximo) se aproxima a 10 000 Pa, 3000 Pa y 10 Pa , respectivamente. Para los hidrocarburos más pesados que el metano, agua, amoníaco, dióxido de carbono y cianuro de hidrógeno, esta presión sigue siendo muy baja (alrededor del 10-5 Pa o aún menor), lo que indica ausencia de condiciones para la volatilidad en Plutón (al menos en la fría atmósfera inferior).
El metano y el monóxido de carbono, debido a su menor abundancia y la volatilidad, podría esperarse que demostraran más fuertes desviaciones de equilibrio de presión con los hielos superficiales y grandes variaciones temporales y espaciales de la concentración. Pero en realidad la concentración de, al menos, el metano, no depende notablemente de la altura (al menos, en la parte inferior de 20-30 km), la longitud y el tiempo. Sin embargo la dependencia de la temperatura de la volatilidad de metano y nitrógeno sugieren que la concentración de metano disminuirá durante el movimiento de Plutón más lejos del Sol. Es notable que la concentración observada de metano es de 2 órdenes de mayor magnitud que la esperada a partir de la ley de Raoult en función de su concentración en la superficie de hielo, y la relación de la sublimación de las presiones de metano y nitrógeno. Las razones de esta discrepancia son desconocidas. Puede ser debido a la existencia de parches independientes de hielo de metano relativamente limpio, o debido a un incremento en el contenido de metano en la capa más alta mezclada con hielo.
Los cambios estacionales y orbitales resultados de la insolación en la migración de los hielos superficiales: se subliman en algunos lugares y condensan en otro. Según algunas estimaciones, causa cambios de varios metros en su espesor. Este (pero también los cambios en la geometría de visualización) se traduce en cambios apreciables de brillo y color de Plutón.
El metano y el monóxido de carbono, a pesar de su baja cantidad, son importantes para la estructura térmica de la atmósfera: el metano es un fuerte agente de calefacción y el monóxido de carbono es un agente de enfriamiento (aunque la cantidad de este enfriamiento no está del todo claro).
Neblinas o calimas miniaturadeimagen|300x300px|Capas múltiples de neblina en la atmósfera de Plutón. Una parte de la llanura Sputnik Planum con las montañas cercanas está vista abajo. Foto por New Horizons, tomada 15 min después de la aproximación más cercana a Plutón. miniaturadeimagen|300x300px|Curva de absorción de luz solar ultravioleta por la atmósfera de Plutón, medido durante vuelo de New Horizons a través de la sombra de Plutón. Una caída distintiva, creada, probablemente, por la bruma, está presente en ambas ramas decrecientes y crecientes. New Horizons descubrió en la atmósfera de Plutón múltiples capas de neblina que cubre todo el planeta enano y que alcanza una altitud de 150 km. Probablemente, se compone de partículas de los compuestos no volátiles, que son sintetizados a partir de los gases atmosféricos bajo la influencia cósmica de alta energía de la radiación. Las capas se pueden formar debido a las ondas de gravedad (presencia de la que es sugerido también por las observaciones de ocultaciones).
A pesar de la muy baja densidad de la atmósfera, la niebla es bastante apreciable: aún dispersa la luz suficiente para dar la posibilidad de fotografiar algunos detalles de Plutón del lado nocturno. Su normal profundidad óptica es de unos 0.004 (por lo tanto, disminuye la intensidad haz vertical de la luz por 1–e-0.004=0.4 %, y para el pastoreo de luz esta cantidad podría ser mucho mayor). La escala de la altura de la bruma es 45-55 km; que aproximadamente coincide con la escala de la altura de la presión en el atmósfera media.
Probablemente, la bruma es la razón de una caída en la curva de intensidad de la luz frente al tiempo obtenido por New Horizons durante el vuelo a través de la sombra de Plutón (en la imagen): por debajo de la altitud de 150 km de la atmósfera atenúa la luz mucho más fuerte que la anterior. Una similar caída, se observó durante la ocultación estelar en 1988. En primer lugar, también fue interpretado como un debilitamiento de la luz por la bruma. Además de eso, podría explicarse como resultado de la inversión de la temperatura, y algunos investigadores favorecieron esta versión. La altura de la capa, que creó la caída, relativa a la superficie fue imposible de determinar en esos momentos, debido a la incertidumbre del radio de Plutón. Pero fue posible calcular su distancia del centro de Plutón, y sustrayendo la estimación moderna del radio de Plutón se le da altura a 2±24 km, por lo que, esta "niebla" es indistinguible de la superficie de Plutón. Durante las próximas ocultaciones (cuando la atmósfera de Plutón ya era ≥2 veces más densa) esta caída estaba ausente.
Otra evidencia de la neblina se obtuvo en 2002, debido a una nueva ocultación: la parte de la luz estelar, que incluso en el medio del evento llegó a la Tierra (debido a la refracción en la atmósfera de Plutón), demostró un aumento de la intensidad con la longitud de onda.At least, in infrared range — from 0.75 to 2 µm. Esto fue interpretado como una confiable evidencia de la dispersión de la luz por un aerosol (similar a enrojecimiento de la salida del Sol). Pero esta característica estuvo ausente durante los próximos eclipses (incluyendo el 29 de junio de 2015), y el 14 de julio de 2015 New Horizons encontró que la neblina era azul.
La temperatura y la estructura térmica Plutón no tiene ninguna o casi ninguna troposfera; las observaciones de los Nuevos Horizontes sugieren una fina troposférica de la capa límite, en consonancia con los modelos , en el que predecía su espesor ≤1 km. por encima de él se establece una capa con un rápido incremento de la temperatura con la altura: la estratosfera. El gradiente de temperatura se estima en 2.2, 3-15 o 5.5 grados por km. Es un resultado de efecto invernadero, causado por el metano. La temperatura media de la superficie es de 42±4 K (medido en 2006), y el valor de la media para toda la atmósfera es de 90+25 −18 K (2008).
En la altura de 20 a 40 km de la temperatura alcanza su máximo (100-110 K; Estratopausa) y luego disminuye lentamente (alrededor de 0.2 K/km; la mesosfera). Las causas de esta disminución son claros; esto puede estar relacionado con la acción de enfriamiento del monóxido de carbono, cianuro de hidrógeno o por otras razones. Por encima de los 200 km se alcanza una temperatura de aproximadamente 80 K y, a continuación, permanece constante.
La temperatura de las capas superiores de la atmósfera no muestran cambios temporales notables. En 1988, 2002 y 2006 fue de aproximadamente constante e igual a 100 K (con la incertidumbre acerca de los 10 K), a pesar del aumento del doble de la presión. La dependencia de la latitud o las condiciones de mañana/tarde también está ausente: la temperatura es la misma por encima de toda la superficie. Es consistente con los datos teóricos, que predicen la rápida mezcla de la atmósfera. Pero hay evidencia de unas pequeñas heterogeneidades verticales de la temperatura. Se revelan en agudos y breves picos de brillo durante las ocultaciones estelares. La amplitud de estas heterogeneidades se estima en 0.5–0.8 K en la escala de unos pocos km. Pueden ser causadas por las ondas de gravedad o las turbulencias, lo cual puede estar relacionado con la convección o el viento.
La interacción con el ambiente influye en la temperatura de la superficie. Los cálculos muestran que la atmósfera, a pesar de la presión muy baja, puede disminuir significativamente las variaciones diurnas de la temperatura. Pero todavía quedan las variaciones de temperatura de alrededor de 20 K – en parte debido a la refrigeración de la superficie por la sublimación de los hielos.
Presión derecha|miniaturadeimagen|300x300px|Cambio de presión de atmósfera de Plutón con tiempo. Resultados de espectáculo de puntos azules de Tierra-basó observaciones de occultations de estrellas, y medidas de espectáculos de flecha rojas de Horizontes Nuevos. La discrepancia del dato puede ser no-real, porque calibración de occultation el dato es un poco ambiguo.