thumb|right|300px|Foto durante a saída da New Horizons de Plutão mostrando a atmosfera de Plutão iluminada pelo Sol. A coloração azulada é próximo do que um olho humano teria visto, sendo causada pelas camadas de neblina na atmosfera. A atmosfera de Plutão é uma tênue camada de gases ao redor do planeta anão. Ela consiste principalmente de nitrogênio (N2), com quantidades menores de metano (CH4) e monóxido de carbono (CO), nos quais, todos esses são vaporizados a partir das camadas de gelo na superfície de Plutão. Nela há neblina em camadas, provavelmente consistindo de compostos mais pesados que se formam a partir desses gases devido à radiação de alta energia. A atmosfera de Plutão é notável por suas fortes e não completamente compreendidas mudanças sazonais causadas por peculiaridades do eixo rotacional e orbital de Plutão.
Segundo as medições realizadas em 2015 pela sonda espacial New Horizons, a pressão atmosférica na superfície de Plutão é aproximadamente 1 Pa (10 µbar), cerca de 100.000 vezes menos do que a atmosfera da Terra. A temperatura na superfície é de 40 a 60 K (-230 a -210 ºC), mas cresce rapidamente com a altitude devido ao efeito estufa gerado pelo metano. Em torno de 30 km de altura atinge 110 K (-163 ºC), e então diminui lentamente.
Plutão é o único objeto transneptuniano conhecido com uma atmosfera. Seu análogo mais próximo é a atmosfera de Tritão, embora, em alguns aspectos, pareça até com a atmosfera de Marte.
A atmosfera de Plutão tem sido estudada desde a década de 80 a partir de observações terrestres das ocultações de estrelas pelo planeta anão e espectroscopia. Em 2015, o planeta anão foi estudado a uma curta distância pela New Horizons.
Composição thumb|right|300px|Camadas azuladas de neblina na atmosfera de Plutão (aproximadamente em verdadeira-cor). O principal componente da atmosfera de Plutão é o nitrogênio. De acordo com as medições da New Horizons, a concentração de metano equivale a 0,25% da composição. Já as observações a partir da Terra estimam que o monóxido de carbono permanece entre 0,025-0,15% (2010) e 0,05-0,075% (2015). Sob influência dos raios cósmicos altamente energéticos, esses gases reagem formando componentes mais complexos (não voláteis às temperaturas da superfície de Plutão), como etano (C2H6), etileno (C2H4), acetileno (C2H2), hidrocarbonetos mais pesados e nitrilos, e cianeto de hidrogênio (HCN) (quantidades de etileno ficam em torno de 0,0001%, e de acetileno em 0,0003%). Esses compostos precipitam lentamente sobre a superfície. Provavelmente, inclui-se tolinas, que são responsáveis pela cor amarronzada de Plutão (assim como outros corpos do sistema solar externo).
O composto mais volátil da atmosfera de Plutão é o nitrogênio, seguido do monóxido de carbono e do metano. O indicador de volatilidade é a pressão de vapor saturado (pressão de sublimação). À temperatura de 40 K (próximo do valor mínimo na superfície de Plutão), a pressão é em torno de 10 Pa para o nitrogênio, 1 Pa para monóxido de carbono e 0,001 Pa para o metano. Esses valores crescem rapidamente com a temperatura, nos quais, à 60 K (próximo do valor máximo) se aproxima dos 10.000 Pa, 3.000 Pa e 10 Pa, respectivamente. Para hidrocarbonetos mais pesados do que o metano, água, amônia, dióxido de carbono e cianeto de hidrogênio, essa pressão permanece insignificantemente baixa (cerca de 10-5 Pa ou ainda menor), o que indica ausência de volatilidade nas condições de Plutão (pelo menos em atmosfera mais fria).
Devido à menor abundância e volatilidade do metano e monóxido de carbono, esperava-se demonstrar desvios mais fortes do equilíbrio da pressão com camadas de gelo superficiais e maiores variações de concentração temporais e espaciais. But actually concentration of, at least, methane, does not depends noticeably of height (at least, in the lower 20–30 km), longitude and time. No entanto, a dependência da temperatura da volatilidade do metano e do nitrogênio sugere que a concentração de metano diminuirá durante a movimentação de Plutão para maiores distância do Sol. É notável que a concentração observada de metano é de duas ordens de magnitude mais alta do que o esperado através da lei de Raoult, com base na sua concentração no gelo superficial e na relação das pressões de sublimação de metano e nitrogênio. As razões dessa discrepância são desconhecidas. Pode ser devido à existência de trechos de gelo de metano relativamente limpo, ou devido ao aumento do teor de metano na camada superior do gelo misturado comum.
Mudanças sazonais e orbitais de insolação resultam na migração de gelo superficial: eles sublimam em alguns lugares e condensam em outros. De acordo com algumas estimativas, isso provoca mudanças métricas da espessura do gelo. Assim como altera a geometria de visualização, resultando em apreciáveis mudanças de brilho e cor de Plutão.
Apesar da baixa abundância de metano e monóxido de carbono, esses gases são significantes para a estrutura termal da atmosfera: metano é um forte agente de aquecimento, e o monóxido de carbono é refrigerante (embora a quantidade desse resfriamento não esteja completamente clara).
Neblina right|thumb|300px|Névoa com múltiplas camadas na atmosfera de Plutão. Parte da Sputnik Planitia com montanhas nas proximidades. Foto realizada pela New Horizons quinze minutos após a passagem mais próxima com Plutão. A New Horizons descobriu na atmosfera de Plutão uma névoa multi-camadas que abrange a totalidade do planeta-anão e atinge altitudes acima de 200 km. As melhores imagens mostram aproximadamente 20 camadas de neblina. A extensão horizontal das camadas não é inferior a 1.000 km; enquanto que a distância vertical entre elas é de cerca de 10 km. right|thumb|300px|Curva de absorção da luz solar ultravioleta pela atmosfera de Plutão medida durante o voo da New Horizons através da sombra de Plutão. Uma queda distintiva criada, provavelmente, pela névoa está presente tanto nas linhas decrescentes quanto nas de crescimento. Apesar da baixíssima densidade da atmosfera, a névoa é bastante apreciável: dispersa luz suficiente para permitir fotografar alguns detalhes do lado noturno de Plutão. Sua profundidade óptica normal é estimada em 0,004 ou 0,013 (com isso, diminui a intensidade de um feixe vertical de luz para ou ; para feixes de luz rasante o efeito é muito mais forte). A altura de escala da névoa é de 45 a 55 km; o que, aproximadamente, coincide com a altura de escala da pressão na média atmosfera. Em 100-200 km de altura, ela diminui para 30 km.
O tamanho das partículas da névoa é incerto. Sua coloração azulada aponta para partículas de raio próximo a 10 nm, no entanto, a proporção de brilho em diferentes ângulos de fase indica um raio superior a 100 nm. Isso pode ser explicado pela agregação de partículas pequenas (algumas dezenas de nm) em grupos maiores (centenas de nm).
Provavelmente, a névoa consiste de partículas de compostos não-voláteis, que são sintetizados dos gases atmosféricos sob influência dos raios cósmicos de alta-energia. As camadas podem ser formadas devido às ondas de gravidade (presença de que também é sugerida através das observações de ocultações), e tais ondas podem ser geradas pelo soprar do vento sobre a superfície acidentada de Plutão.
A névoa é a mais provável razão de uma queda na curva de intensidade da luz em comparação com o tempo obtido pela New Horizons durante o voo através da sombra de Plutão (ver imagem ao lado) - abaixo da altitude de 150 km, a atmosfera atenua a luz muito mais forte do que acima dessa altura. Uma queda similar foi observada durante uma ocultação estelar em 1988. Primeiramente, isso também foi interpretado como enfraquecimento da luz por uma neblina. Um outro possível culpado é a inversão térmica, e alguns pesquisadores favoreceram essa explicação. Naquela época, tornou-se impossível determinar a altura da camada que criava a anomalia relativa à superfície devido ao desconhecimento sobre o raio de Plutão. No entanto, foi possível calcular sua distância desde o centro do planeta-anão. Subtraindo as informações sobre o raio de Plutão, o resultado seria uma altura de 2±24 km, portanto essa "névoa" tornava-se indistinguível da superfície de Plutão. Durante ocultações posteriores (quando a atmosfera de Plutão já era ≥2 vezes mais densa), esta queda era ausente. right|thumb|300px|Possíveis nuvens na atmosfera de Plutão. Uma outra evidência da névoa foi obtida em 2002 a partir de uma nova ocultação. A luz estelar que conseguiu atingir a Terra durante a ocultação (devido à refração na atmosfera de Plutão), demonstrou um aumento da intensidade com o comprimento de onda. Isso foi interpretado com uma evidência confiável de dispersão de luz por aerossóis (semelhante ao vermelhidão do sol nascente). No entanto, essa característica estava ausente durante os eclipses posteriores (incluindo o de 29 de junho de 2015) e, em 14 de julho de 2015, a New Horizons descobriu a coloração azulada da neblina.
No lote final de imagens recebidas da New Horizons, um número de potenciais nuvens foi observado.
Temperatura e estrutura térmica A troposfera no planeta-anão é praticamente inexistente ou, de fato, não há; observações realizadas pela New Horizons sugerem uma fina camada de fronteira troposférica consistente com os modelos que predisseram sua espessura em cerda de ≤1 km. Acima dela está uma camada com rápido aumento de temperatura de acordo com a altura: a estratosfera. O gradiente de temperatura é estimado em 2,2, 3-15 ou 5,5 graus por km. Isso é resultado do efeito estufa causado pelo metano. A temperatura média da superfície é de 42±4 K (medido em 2005), e o valor médio para toda a atmosfera é de 90 k (2008).
A 20-40 km de altura, a temperatura atinge seu máximo (100-110 K; estratopausa) e então diminui lentamente (cerca de 0,2 K/km; mesosfera). A causa dessa diminuição é incerta; pode estar relacionada com a ação refrigerante do monóxido de carbono, cianeto de hidrogênio ou outras razões. Acima de 200 km, a temperatura atinge aproximadamente 80 K e se mantém constante.
A temperatura das camadas superiores da atmosfera não mostra mudanças temporárias visíveis. Em 1988, 2002 e 2006, a temperatura era praticamente constante e igual a 100 K (com incerteza de aproximadamente 10 K), apesar do duplo aumento da pressão. As dependências da latitude ou amanhecer/anoitecer também são ausentes: a temperatura é a mesma acima de toda a superfície. É consistente com os dados teóricos que preveem uma mistura rápida da atmosfera. Porém, há evidências de uma pequena heterogeneidade vertical da temperatura. Eles se revelam em pontos breves de brilho nítido durante as ocultações estelares. A amplitude dessas heterogeneidades é estimada em 0,5 a 0,8 K na escala de alguns quilômetros. Eles podem ser causados por ondas de gravidade ou turbulência que podem estar relacionados à convecção ou ao vento.
A interação com a atmosfera influencia significativamente a temperatura da superfície. Os cálculos mostram que a atmosfera, apesar da pressão muito baixa, pode diminuir consideravelmente as variações diurnas dessa temperatura. Mas ainda existem variações de temperatura de cerca de 20 K - em parte devido ao resfriamento da superfície devido à sublimação do gelo.
Pressão