Ученые теперь знают, что, несмотря на то, что Плутон находится в буквальном смысле на холоде, он представляет собой захватывающий, активный и ценный с научной точки зрения мир. Невероятно, но он даже содержит некоторые ключи к лучшему пониманию других малых планет в отдаленных уголках нашей Солнечной системы. Вот 10 самых крутых, странных и неожиданных открытий о системе Плутона, которые ученые сделали с 2015 года благодаря данным New Horizons.
1. У Плутона есть "сердце", которое управляет активностью на планете.
Одной из характерных особенностей New Horizons, замеченной при заходе на посадку и запечатленной в высоком разрешении во время облета, было сердце планеты — огромный азотный ледник площадью в миллион квадратных миль. Левый желудочек сердца, называемый Sputnik Planitia, буквально заставил карликовую планету переориентироваться, так что бассейн теперь находится почти прямо напротив спутника Плутона Харона.
"Это процесс, называемый истинным блужданием полюсов — когда планетарное тело меняет свою ось вращения, обычно в ответ на крупные геологические процессы", - сказал Джеймс Таттл Кин, планетолог и член команды New Horizons из Лаборатории реактивного движения в Пасадене, Калифорния.
Нынешнее местоположение Sputnik Planitia не случайно. Это холодная ловушка, где азотные льды скапливаются, образуя ледяной покров толщиной не менее 2,5 миль (или 4 километра). Постоянный дисбаланс этой огромной массы в сочетании с приливными толчками Харона, когда он вращался вокруг Плутона, буквально опрокинул карликовую планету, так что бассейн более точно совпал с осью приливов между Плутоном и Хароном.
"Это событие, вероятно, также привело к растрескиванию поверхности Плутона и образованию множества гигантских разломов в его коре, которые зигзагообразно проходят по значительной части Плутона", - сказал Кин.
Считается, что впадина образовалась к северо-западу от ее нынешнего местоположения и ближе к северному полюсу Плутона. И если льды продолжат скапливаться на впадине, Плутон продолжит переориентироваться.
Но это еще не все....
2. Вероятно, под поверхностью Плутона находится огромный океан жидкой воды.
Скопившиеся льды, возможно, не единственное, что помогло переориентировать Sputnik Planitia. Данные New Horizons, полученные в бассейне, указывают на то, что под ним может находиться более тяжелая масса, которая сыграла свою роль, и ученые подозревают, что более тяжелая масса - это водный океан.
"Это было удивительное открытие", - сказал Кин. "Это сделало бы Плутон неуловимым "океаническим миром", таким же, как Европа, Энцелад и Титан". Несколько других свидетельств, включая тектонические структуры, видимые на снимках New Horizons, также указывают на наличие океана под корой Плутона.
Спутник Планета, вероятно, был создан около 4 миллиардов лет назад в результате столкновения объекта в поясе Койпера диаметром от 30 до 60 миль (от 50 до 100 километров), который отколол огромный кусок ледяной коры Плутона и оставил лишь тонкий, непрочный слой на дне впадины. Подземный океан, вероятно, вторгся в котловину снизу, надавив на ослабленную кору, а позже сверху образовался толстый слой азотного льда, который мы видим там сейчас.
Недавние модели, основанные на изображениях планеты, предполагают, что этот жидкий океан, возможно, возник в результате быстрого и бурного формирования Плутона.
3. Плутон все еще может быть тектонически активным, потому что этот океан все еще жидкий.
Огромные разломы простираются на сотни миль и врезаются примерно на 2,5 мили в ледяную кору, покрывающую поверхность Плутона. Однако ученые считают, что эти трещины появились только в результате постепенного замерзания океана под его поверхностью.
Вода, замерзая, расширяется, и под ледяной коркой это расширение растрескивает поверхность, как кубик льда в морозильной камере. Но если температура будет достаточно низкой, а давление - достаточно высоким, кристаллы воды могут начать образовывать более компактную кристаллическую конфигурацию, и лед снова начнет сжиматься.
Модели, основанные на данных New Horizons, показали, что на Плутоне есть условия для такого сжатия, но у него нет каких-либо известных геологических особенностей, которые указывали бы на то, что сжатие произошло. По мнению ученых, это означает, что подземный океан все еще находится в процессе замерзания и, возможно, сегодня создает новые разломы на поверхности.
"Если Плутон является активным океаническим миром, это говорит о том, что Пояс Койпера может быть заполнен другими океаническими мирами среди его карликовых планет, что значительно увеличивает число потенциально обитаемых мест в нашей Солнечной системе", - сказал Кин.
Но хотя жидкий океан Плутона, вероятно, все еще существует, ученые подозревают, что в большинстве мест (хотя и не под Спутником) он изолирован почти 200 милями (320 километрами) льда. Это означает, что сегодня он, вероятно, не соприкасается с поверхностью, но в прошлом он, возможно, просачивался через вулканическую активность, называемую криовулканизмом.
4. Плутон был — и, возможно, все еще остается — вулканически активным.
Но,не "вулканический" в том смысле, в каком вы могли бы подумать.
На Земле расплавленная лава плюется, пускает слюни, пузырится и извергается из подводных трещин вулканов, расположенных на высоте многих миль в океанах и выступающих из них, как на Гавайях. Но на Плутоне есть множество свидетельств того, что в различных местах на поверхность изливалась своего рода холодная, слякотная криолава.
Ученые называют это "криовулканизмом".
Райт-Монс и Пикар-Монс, две большие горы к югу от Спутник-планеты, имеют глубокие впадины в центре, которые, по мнению ученых, скорее всего, являются устьями криовулканов, не похожих ни на какие другие, обнаруженные в Солнечной системе.
К западу от Спутника находится Земля Викингов с ее длинными трещинами и грабенами, на поверхности которых также видны следы некогда текучих криолав.
А еще дальше к западу от Sputnik Planitia находится регион Вирджил Фосса, где богатые аммиаком криолавы, по-видимому, вырвались на поверхность и покрыли площадь в несколько тысяч квадратных километров органическими молекулами красного цвета не более 1 миллиарда лет назад, если не совсем недавно.
И, кстати, о недавнем…
5. Ледники покрывают поверхность Плутона даже сегодня, и они существуют уже миллиарды лет.
Плутон стоит в одном ряду с Землей, Марсом и несколькими лунами, на которых есть активно текущие ледники.
К востоку от планеты Спутник находятся десятки ледников, состоящих в основном из азотного льда, которые спускаются с изрытых ямами высокогорий в котловину, образуя долины. Ученые подозревают, что источником льда являются сезонные и "мегасезонные" циклы азотных льдов, которые превращаются из льда в пар, распространяющийся вокруг карликовой планеты, а затем снова замерзают на поверхности.
Но эти ледники не похожи на наши собственные ледники с водяным льдом здесь, на Земле. Во-первых, любое таяние внутри них не будет стекать к нижней части ледника, а будет подниматься к вершине, потому что жидкий азот менее плотный, чем твердый азот. Когда этот жидкий азот появляется на вершине ледника, он потенциально может даже извергаться в виде струй или гейзеров.
Кроме того, часть поверхности Плутона состоит из водяного льда, который немного менее плотный, чем азотный лед. По мере того, как ледники Плутона формируют поверхность, некоторые из этих "камней" из водяного льда поднимаются сквозь ледник и плавают подобно айсбергам. Такие айсберги видны на нескольких снимках спутника New Horizons Planitia, крупнейшего из известных ледников Плутона, который простирается более чем на 620 миль (1000 километров) в поперечнике — размером примерно с Оклахому и Техас вместе взятые.
6. На гигантском ледниковом спутнике Плутона есть тепловые конвекционные ячейки.
Приблизьте изображение к поверхности Sputnik Planitia, и вы увидите нечто, не похожее ни на что другое в Солнечной системе: сеть странных многоугольных образований во льду, каждая не менее 6 миль (10 километров) в поперечнике, извивающуюся на поверхности ледника.
Хотя они напоминают клетки под микроскопом, на самом деле они свидетельствуют о том, что внутреннее тепло Плутона пытается вырваться из-под ледника, образуя пузырьки поднимающегося и опускающегося азотного льда, что-то вроде лавовой лампы.
Теплый лед поднимается к центру ячеек, в то время как холодный оседает по краям. Ничего подобного нет ни в одном из ледников Земли или где-либо еще в Солнечной системе, которые мы исследовали.
7. Сердце Плутона буквально бьется, управляя его атмосферой и климатом.
Каким бы холодным и обширным ни был Плутон, его ледяное "сердце" по-прежнему ежедневно отбивает ритмичный удар, который управляет атмосферой и климатом Плутона во многом так же, как Гренландия и Антарктида помогают контролировать климат Земли.
Азотные льды в сердцевидном регионе Томбо на Плутоне каждый день проходят цикл превращения, превращаясь из льда в пар при дневном солнечном свете и конденсируясь обратно на поверхности холодной ночью. Каждый раунд действует как сердцебиение, вызывая азотные ветра, которые циркулируют по планете со скоростью до 20 миль в час.
"Сердце Плутона на самом деле управляет циркуляцией его атмосферы", - пошутил Танги Бертран, планетолог из исследовательского центра Эймса НАСА в Маунтин-Вью, Калифорния.
Сложные модели прогноза погоды, созданные Бертраном на основе данных New Horizons, показывают, что по мере того, как эти льды поднимаются в северных пределах ледяного сердца Плутона и замерзают в южной его части, они направляют сильные ветра в западном направлении — что любопытно, в противоположность восточному вращению Плутона.
По словам Бертрана, эти западные ветра, сталкивающиеся с изрезанным рельефом на окраинах сердца Плутона, объясняют, почему на западном краю Спутниковой планеты есть полосы ветра, что является замечательным открытием, учитывая, что атмосфера Плутона составляет всего 1/100 000 атмосферы Земли. Они также объясняют некоторые другие удивительные особенности пустыни.
Кстати, об этом...
8. На Плутоне есть дюны.
Это не Сахара и не пустыня Гоби, но сотни дюн простираются по меньшей мере на 45 миль (75 километров) от западного края Спутниковой равнины, и ученые подозревают, что они образовались недавно.
Для создания дюн требуются мелкие частицы и устойчивые, сильные ветра, которые могут поднимать и разносить песчинки или что-то еще. И, несмотря на слабую гравитацию, разреженную атмосферу, экстремальный холод и весь состав льда на поверхности, у Плутона, по-видимому, было (или все еще может быть) все необходимое для образования дюн.
Горы из водяного льда на северо-западных окраинах ледника Спутник могут обеспечивать поступление частиц, а бьющееся азотное "сердце" Плутона обеспечивает ветер. Ученые подозревают, что вместо кварцевых, базальтовых и гипсовых песков, которые иногда переносятся штормовыми ветрами с Земли, дюны на Плутоне представляют собой крупинки метанового льда размером с песок, переносимые ветрами, которые дуют со скоростью не более 20 миль в час, хотя, учитывая размер дюн, ветра могли быть очень сильными. В прошлом они были сильнее, а атмосфера - гуще.
9. На Плутоне и Хароне почти нет маленьких кратеров, и это очень важно.
Обнаружение кратеров на поверхности планет является своего рода нормой в космосе. Но если в системе Плутона и есть что—то необычное, так это то, что ни на Плутоне, ни на Хароне нет большого количества маленьких кратеров - почти все они большие.
"Это удивило нас, потому что там было меньше маленьких кратеров, чем мы ожидали, а это значит, что также меньше маленьких объектов пояса Койпера, чем мы ожидали", - сказала Келси Сингер, заместитель научного сотрудника проекта New Horizons и соавтор исследования из Юго-Западного исследовательского института в Боулдере, штат Колорадо.
Анализ изображений кратеров, полученных с помощью New Horizons, показывает, что несколько объектов диаметром менее мили подверглись бомбардировке в обоих мирах. Поскольку у ученых нет оснований полагать, что тектоническая активность полностью стерла бы с поверхности эти небольшие кратеры, это может означать, что пояс Койпера в основном лишен очень мелких объектов.
"Эти результаты дают нам ключ к пониманию того, как сформировалась Солнечная система, потому что они рассказывают нам о совокупности строительных блоков более крупных объектов, таких как Плутон и, возможно, даже Земля", - сказал Сингер, добавив: "Каждый раз, когда мы отправляемся в новое место Солнечной системы, мы обнаруживаем сюрпризы, которые бросают вызов современным теориям. Полет "Новых горизонтов" сделал именно это, причем во многих отношениях".
10. У Харона было вулканическое прошлое, и это могло бы стать ключом к пониманию других ледяных миров.
New Horizons также сделал потрясающие снимки спутника Плутона Харона, и они также показали его удивительную геологию.
На той стороне Харона, которую New Horizons сфотографировал в высоком разрешении, есть два различных типа рельефа: огромная, простирающаяся на юг равнина, официально называемая Вулканической Планитией, которая размером по меньшей мере с Калифорнию, и пересеченная местность, в просторечии называемая Оз-Терра, которая простирается на север до северного полюса Харона. Оба они, по-видимому, образовались в результате замерзания и расширения (как вы уже догадались!) древнего океана под земной корой Харона.
Умеренное расширение на севере создало суровый, гористый ландшафт земли Оз, который мы видим сегодня, в то время как расширение на юге проходило через вентиляционные отверстия, трещины и другие отверстия в виде криолавы, разлившейся по поверхности. На самом деле, считается, что Вулканическая равнина представляет собой гигантский криопоток, который охватил весь регион в начале истории Харона.
Подобные особенности существуют на некоторых ледяных спутниках по всей Солнечной системе, включая гигантский спутник Нептуна Тритон, спутники Сатурна Тетис, Диона и Энцелад, а также спутники Урана Миранда и Ариэль. А благодаря детальным изображениям Харона из New Horizons, модели прошлого Харона помогут понять вулканическую и геологическую активность и в других ледяных мирах.
