Ученые провели моделирование эволюции ледников плутона. Ледяной горный хребет

Согласно заявлениям представителей NASA Плутон обладает подповерхностным океаном, что во-первых может указывать на то, что и другие карликовые планеты способны скрывать жидкие океаны, а во-вторых заставляет задуматься о возможности существования в этой океанической среде жизни.

По мнению Уильяма Маккиннона, профессора планетарных наук в Университете Вашингтона в Сент-Луисе и соавтора по двум из четырех новых исследований о Плутоне, сердцевидная область поверхности Плутона скрывает под собой океан из аммиака. Это говорит о том, что существование в данной среде каких-либо форм жизни вряд ли возможно.

Именно присутствие этой едкой, бесцветной жидкости, по его мнению, помогает объяснить не только ориентацию Плутона в пространстве, но и сохранение массивной, ледяной шапки океана, которую другие исследователи называют «мокрая», но Маккиннон предпочитает определять ее, как «густая».

Используя компьютерные модели, наряду с топографическими и композиционными данными, полученными с космического аппарата «Новые горизонты» в июле 2015 года после облета Плутона, Маккиннон сделал полноценный анализ океана под поверхностью области Sputnik Planitia’s. Это позволило ему написать невероятно интересную статью о гравитации и ориентации Плутона и первостепенной роли в этом подледного океана. Анализ показал, что подповерхностный океан имеет ширину около 1000 км и глубину более 80 км. Исследования были опубликованы в журнале Nature.

нравится(3 ) не нравится(0 )

Под «сердцем» Плутона (Tombaugh Regio — огромная ледяная область характерной формы) скрывается вязкий жидкий океан – сообщает американское космическое агентство NASA , ссылаясь на данные космического аппарата New Horizons. Данные об этом были опубликованы в статье журнала Nature.

Ученые считают, что наличие подповерхностного океана может разрешить давнюю загадку: почему на протяжении многих десятилетий район Tombaugh Regio, эта яркая область Плутона, находится в заблокированном положении почти точно напротив самого крупного спутника карликовой планеты — Харона.

По мнению исследователей, глубокий океан может служить в качестве своего рода «гравитационной аномалии», которая и является этим канатом связывающим Плутон с его спутником. За миллионы лет планета развернулась, совместив свой подповерхностный океан и сердцевидную область над ним почти точно напротив линии, соединяющей Плутон и Харон.

«Плутон оказался сложен для изучения», — сообщил со-исследователь Ричард Бинзел, профессор земных, атмосферных и планетарных наук в Массачусетском технологическом институте. «Раньше были только предположения, что можно обнаружить приповерхностный слой воды где-то на Плутоне. Подтвердить эту информацию удалось благодаря облету Плутона и анализу данных, благодаря этому мы получили убедительные аргументы в пользу существования подповерхностного океана. Плутон продолжает нас удивлять».

нравится(9 ) не нравится(0 )

Долгое время ученые задавались вопросом о происхождении большой заледеневшей равнины в форме сердца, которая была обнаружена на Плутоне в 2015 году космическим аппаратом New Horizons. Два исследователя из лаборатории метрологии (CNRS/Ecole Polytechnique/UPMC/ENS) в Париже смогли приблизится как никогда близко к разгадке этого феномена.

Новая модель ученых показала, что своеобразная инсоляция атмосферы Плутона создает конденсации азота вблизи экватора, в нижних областях атмосферы. Коме того, модель объясняет по какой причине на поверхности и в атмосфере наблюдается обилие других видов летучих веществ, наблюдаемых на Плутоне. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature от 19 сентября 2016 года.

Плутон является раем для гляциологов. Среди типов льдов, покрывающих его поверхность, азот является наиболее нестабильным: когда он возгоняется (при -235 ° C), то образует тонкую атмосферу в равновесии с резервуаром льда на поверхности. Одним из самых неожиданных наблюдений New Horizons, который пролетал мимо Плутона в июле 2015 года, явилось то, что этот резервуар твердого азота оказался чрезвычайно массивным, и основная его часть сосредоточена на так называемом «Плато Спутник». Метан также можно наблюдать и во всем северном полушарии карликовой планеты, за исключением, экватора, но льды окиси углерода в небольших количествах были обнаружен только в пределах «Плато Спутник».

До сих пор, вопрос распределения льдов на Плутоне оставался невыясненным. Чтобы лучше понять физические процессы, происходящие на Плутоне, исследователи разработали численную тепловую модель поверхности карликовой планеты, способную имитировать циклы азота, метана и окиси углерода на протяжении тысяч лет. После чего, они сравнили полученные результаты с наблюдениями, сделанными космическим аппаратом New Horizons.

Моделирование показало, что льды азота неизбежно накапливается на плато, тем самым образуя постоянный резервуар азота, как это было отмечено New Horizons. Численное моделирование также описывает циклы окиси углерода и метана. Из-за своей волатильности, аналогичной азоту, окись углерода полностью поглощается азотом на этой равнине, что опять же соответствует измерениям New Horizons. Что касается метана, его низкая летучесть при температурах, преобладающих на Плутоне позволяет ему существовать и в других местах, не только на «Плато Спутник». Модель показывает, что чистые льды метана сезонно охватывают оба полушария.

Вплоть до прошлого года не существовало качественных фотографий Плутона - карликовой планеты изо льда и камня расположенный в поясе Койпера. До 1992 года он считался девятой планетой в Солнечной системе, но после того, как были обнаружены несколько подобных объектов, Плутон был классифицирован как карликовая планета и крупнейший объект в поясе Койпера. В этом обзоре интересные фотографии и факты об этой планете.

Поскольку Плутон был самой удаленной от Земли планетой (он находится на расстоянии от 4,3 до 7,5 млрд км от Земли, в зависимости от текущей позиции на орбите), он остается одним из наименее изученных и понятных объектов в Солнечной системе. В июле 2015 года New Horizons («Новые горизонты») стал первым космическим аппаратом, который пролетел мимо Плутона, сделав за это время массу уникальных снимков.

1. Плутон в высоком разрешении

Одно из последних изображений Плутона с высоким разрешением. Фото было сделано космическим аппаратом НАСА New Horizons.

2. Закат 14.06.2015

Всего через 15 минут после того, как аппарат максимально приблизился к Плутону 14 июля 2015 года, камеры космического корабля «оглянулись» назад на Солнце. При этом удалось сделать уникальные кадры заката над ледяными горами и плоскими ледяными равнинами, простирающимися до горизонта Плутона.

3. Формы рельефа

Этот снимок иллюстрирует невероятное разнообразие геологических форм рельефа на поверхности карликовой планеты.

4. Атмосфера карликовой планеты

Светящаяся на фоне Солнца атмосфера Плутона, окружающая карликовую планету. На этом снимке, полученном с помощью космического аппарата New Horizons 15 июля, атмосфера выглядит как настоящее гало.

5. Тени холмов

Заходящее солнце освещает туман или приповерхностную дымку. При этом на дымке видны параллельные тени многих местных холмов и небольших гор.

6. Харон

Одно из наиболее четких и детальных изображений Харона - самого большого спутника Плутона.

7. Плутон и Харон

Плутон и его спутник Харон. Фото сделано New Horizons в цвете и с самым высоким возможным разрешением.

8. Ледяной горный хребет

New Horizons обнаружила новый, по-видимому, менее возвышенный горный хребет на нижнем левом краю самой известной «фишки» Плутона – ледяных гор.

9. Никта и Гидра

В то время как самый большой спутник Плутона, Харон довольно известен среди любителей астрономии, обычно вниманием обделяют меньшие и менее известные спутники карликовой планеты. Космический аппарат New Horizons снял 2 этих спутника – Никту и Гидру.

10. Двойная система

Новое фото Плутона и Харона. Карликовую планету и ее спутник иногда даже считали двойной системой, поскольку барицентр их орбит не находится ни на одном из этих космических тел.

11. «Сердце» планеты

Яркое, загадочное «сердце» Плутона в сильном приближении. New Horizons сделал этот снимок 12 июля с расстояния 2,5 миллиона километров.

12. Окись углерода и кристаллического азота

В западной половине планеты было обнаружено то, что ученые неофициально назвали «Сердцем Плутона» из-за сходства этой светлой области с формой сердца. New Horizons показал, что это светлое пятно состоит из замороженной окиси углерода и кристаллического азота.

13. Дымка в атмосфере

Яркая дымка в атмосфере Плутона производит мягкий полусумрак, который освещает поверхность до восхода и после захода солнца.

14. Спутник Никта

Снимок маленького спутника Плутона Никты крупным планом. Размер Никты составляет всего 54 × 41 × 36 километров.

15. Спутник Гидра

Гидра, внешний спутник Плутона была обнаружена в 2005 году. Размеры спутника, покрытого льдом, составляет 43 × 33 км.

И в продолжение космической темы мы собрали .

Хотя официально название ей пока не присвоено.

Область была выявлена на первых детальных фотографиях Плутона 15 июля 2015 года , посланных межпланетной станцией «Новые горизонты ». Регион неофициально называется область Томбо или регион Томбо (лат. Tombaugh Regio ) в честь астронома Клайда Томбо , открывшего Плутон.

На детальных фотографиях Плутона видно, что половины «сердца» не идентичны, левая доля, на которой находится равнина Спутника , ярче . Считается, что левая доля представляет собой кратер, заполненный кристаллическим азотом . Возможно также, что уровень светлой области выше .

Так на территории области были обнаружены две горные гряды. Высота первой, расположенной рядом с нижней частью «сердца» и получившей неофициальное название Горы Норгея - до 3500 метров . Высота второй, неофициально названной Горы Хиллари и располагающейся недалеко от юго-западной окраины этой области между ледяными равнинами (плато Спутника) и тёмными участками (местностью отмеченной ударными кратерами) - до 1500 метров .

См. также

Напишите отзыв о статье "Сердце Плутона"

Примечания

Ссылки

Отрывок, характеризующий Сердце Плутона

Когда человек видит умирающее животное, ужас охватывает его: то, что есть он сам, – сущность его, в его глазах очевидно уничтожается – перестает быть. Но когда умирающее есть человек, и человек любимый – ощущаемый, тогда, кроме ужаса перед уничтожением жизни, чувствуется разрыв и духовная рана, которая, так же как и рана физическая, иногда убивает, иногда залечивается, но всегда болит и боится внешнего раздражающего прикосновения.
После смерти князя Андрея Наташа и княжна Марья одинаково чувствовали это. Они, нравственно согнувшись и зажмурившись от грозного, нависшего над ними облака смерти, не смели взглянуть в лицо жизни. Они осторожно берегли свои открытые раны от оскорбительных, болезненных прикосновений. Все: быстро проехавший экипаж по улице, напоминание об обеде, вопрос девушки о платье, которое надо приготовить; еще хуже, слово неискреннего, слабого участия болезненно раздражало рану, казалось оскорблением и нарушало ту необходимую тишину, в которой они обе старались прислушиваться к незамолкшему еще в их воображении страшному, строгому хору, и мешало вглядываться в те таинственные бесконечные дали, которые на мгновение открылись перед ними.
Только вдвоем им было не оскорбительно и не больно. Они мало говорили между собой. Ежели они говорили, то о самых незначительных предметах. И та и другая одинаково избегали упоминания о чем нибудь, имеющем отношение к будущему.
Признавать возможность будущего казалось им оскорблением его памяти. Еще осторожнее они обходили в своих разговорах все то, что могло иметь отношение к умершему. Им казалось, что то, что они пережили и перечувствовали, не могло быть выражено словами. Им казалось, что всякое упоминание словами о подробностях его жизни нарушало величие и святыню совершившегося в их глазах таинства.

В регионе Томбо, также известном как «сердце Плутона», находится равнина Спутник

Равнина Спутник появилась благодаря сочетанию атмосферных процессов на Плутоне с его топографическими особенностями, сообщают ученые в статье, опубликованной в журнале Nature . Кроме того, исследователи считают, что залежи метановых льдов в средних и высоких широтах северного полушария карликовой планеты должны исчезнуть в ближайшее десятилетие.

В прошлом году зонд New Horizons обнаружил на Плутоне необычную деталь рельефа. Его камера сделала снимки плато, которое было значительно светлее, чем окружавшая его территория. Область, расположенная в «сердце Плутона», получила название «равнина Спутник». Исследования показали, что она покрыта льдом, состоящим из смеси азота, метана и монооксида углерода, и образовалась в течение последних 100 миллионов лет. Равнина имеет сложную структуру - ее поверхность поделена на «ячейки» шириной от 20 до 30 километров, которые в результате конвекции. На ней также были обнаружены дрейфующие по замерзшему азоту ледяные холмы, которые являются осколками возвышенностей, находящихся по краям «сердца Плутона».

Ученые до сих пор не знали, что именно привело к образованию равнины Спутник. Чтобы это выяснить, они создали компьютерную симуляцию распределения вещества на поверхности Плутона за последние 50 тысяч лет (в течение этого времени он совершил бы 200 оборотов вокруг Солнца). Исследователи исходили из предположения, что карликовая планета была целиком покрыта небольшим слоем льда, а в ее атмосфере в газообразном виде присутствовали азот, метан и монооксид углерода. При создании модели авторы работы учли множество параметров, таких как наклон оси вращения планетоида, сезонная тепловая инерция и альбедо.

Симуляция показала, что если бы поверхность Плутона была гладкой, то он должен был бы иметь либо постоянную полосу азотного льда на экваторе, либо сезонные снежные шапки на полюсах. Такие результаты не соответствовали данным наблюдений. Тогда исследователи добавили реалистичный рельеф, поместив на карликовую планету три крупных кратера, один из которых предположительно находится под равниной Спутник и имеет глубину четыре километра. В таком случае благодаря высокому давлению, и, как следствие, более высокой температуре конденсации, в низинах начинал скапливаться азот, большая часть метана и оксид углерода.

Распределение льда на поверхности Плутона. Изначально карликовая планета была покрыта льдами из азота, метана и окиси углерода. Со временем на планете начинает преобладать лед, состоящий только из метана, а к 2030 году весь лед концентрируется только в области равнины Спутник.

Tanguy Bertrand and François Forget / Nature, 2016

Из компьютерной модели также следует, что по мере удаления Плутона от Солнца среднее давление на карликовой планете будет падать. По мнению авторов работы, это приведет к тому, что метановый лед в северном полушарии планетоида исчезнет к 2030 году. Если наблюдения подтвердят эту гипотезу, то модель авторов можно будет считать достоверной.

Космический аппарат New Horizons, передавший фотографии равнины Спутник, был запущен в 2006 году аэрокосмическим агентством NASA. Его миссия состоит в исследовании формирования системы Плутона и Харона, а также других спутников и объектов пояса Койпера. Максимальное сближение зонда с Плутоном произошло в июле 2015 года; сейчас New Horizons находится на расстоянии 3,5 астрономических единицы от карликовой планеты и движется по направлению к астероиду 2014 MU 69 .

В солнечной системе пагубные происшествия обычно не приводят к уничтожению миров. Планета или луна может получить удар астероида или кометы, и, сбившись с предыдущей траектории, поколебаться некоторое время и изменить наклон своей оси, пережить изменение ландшафта. Но все в конечном итоге стабилизируется.

Именно такие титанические изменения происходят сейчас на Плутоне, и главной их причиной является знаменитое сердце на его поверхности. Ориентация карликовой планеты в космосе находится под контролем тяжёлого льда в его сердце, а также массивного глобального моря, которое по мнению астрономов, лежит под ним.

Когда в прошлом году аппарат «Новые горизонты» сделал детальные снимки Плутона, маленький мир — изначально девятая планета, которую понизили до статуса карликовой десятилетие назад – предстал перед нами в виде каменного шара, завёрнутого в оболочку льда песочного цвета и окружённого азотной атмосферой. Астрономы считают, что между каменным дном и ледяной коркой есть водяной океан, который омывает морщинистые горы, присыпанные метановым снегом. Большая часть поверхности карликовой планеты выглядит как змеиная кожа, покрытая рябью серых и красно-коричневых складок и ям. Однако отличительной особенностью Плутона является огромное сердце, под названием Область Томбо. Его левая часть — бассейн 1000 км шириной, под названием Равнина Спутника. Многие астрономы думают, что это каплевидное пятно — шрам, оставленный гигантским космическим телом, столкнувшимся с Плутоном тысячелетия назад.

Плутон и его луна, Харон, всегда повёрнуты одной стороной друг к другу — также, как и наша Луна к Земле. Яркая Область Томбо всегда обращена в другую от Харона сторону. Выстраивание столь точно, что создаёт ощущение будто Харон плывёт над областью, которая располагается прямо напротив Равнины Спутника. Это говорит о том, что в данной области есть дополнительная масса, которая заставляет Плутон вращаться для сохранения баланса между своей массой и сестринской Луной. Астрономы выяснили как произошла подобная реорганизация, этому посвящены несколько публикаций, вышедших накануне в журнале Nature.

«Проблема заключается в том, что Равнина Спутника — дыра в поверхности, и соответственно массы там должно быть меньше чем везде, а не больше » — говорит Френсис Ниммо, учёный-планетолог Университета Калифорнии, Санта Крус — «если это верно, то придётся придумать способ отыскать скрытую массу «.

Эта масса может быть в виде грязной части океана, говорит Ниммо. Когда огромное тело поразило Плутон, оно вскрыло часть ледяного щита планеты. Океан, находившийся под поверхностью, поднялся вверх, заполнив пустоту. Плотность воды выше плотности льда, так что масса Плутона после этого стала распределяться неравномерно. Вся планета после этого оказалась несбалансированной, став будто тяжелее с одной стороны (мы знаем, что нечто похожее произошло с нашей Луной). Через некоторое время это переориентирует вращение Плутона пока он не сбалансирует себя снова. Это было бы то, что привело Равнину Спутника к текущему местоположению, прямо напротив Харона.

По мнению соавтора Ниммо, планетолога MIT Ричарда Бинцеля, температуры и давление внутри Плутона свидетельствуют о существовании вязкого, грязного океана. Этот водоём также может содержать аммоний, известный антифриз. Плутон в 40 раз дальше от солнца чем Земля, но он может согревать себя с помощью радиоактивных элементов в круглом ядре. Этот внутренний реактор будет греть водоём ещё миллиард лет или около того. Харон, возможно, также имел свой собственный водный океан, но он был столь мал, а излучение радиоактивных элементов было столь слабо, что он должен был замёрзнуть два миллиарда лет назад.

Исследования показывают, что многие другие далёкие миры в поясе Койпера могут также иметь внутренние океаны воды и других жидкостей.

Лёд и движение этого льда по поверхности планеты управляет почти всей геологией, которую мы видим

«Единственное место где вы не найдёте много воды — внутренняя часть солнечной системы» — говорит Ниммо — «внешняя часть достаточно ей богата».

Над этим грязным морем расположено замороженное сердце Плутона, которое наполнено азотным снегом, также возможно сыгравшим свою роль в изменении ориентации карликовой планеты за тысячелетия после столкновения. Плутон лежит как бы на боку, так что полюса получают больше солнечного света, чем экватор. Так как планета медленно движется вокруг солнца — один виток занимает 248 земных лет — азот и другие газы замерзают в постоянно затемнённых областях, а затем снова принимают газообразную форму и потом опять становятся твёрдыми. Этот азотный снег может накапливаться в течение миллиардов лет, и в конце концов, тяжёлый ледник азота в области Равнины Спутника может поменять форму планеты, говорит Джеймс Кин, учёный Университета Аризоны.

По ли вине подземных вод или снега на поверхности, результат один: Плутон переориентируется.

Это явление называется истинным полярным блужданием, и является частым для каменистых миров: учёные изучали его на Земле, луне и Марсе. Истинное полярное блуждание отличается от наклона 23 градусов по оси Земли, который даёт нашей планете времена года. Когда это явление происходит, ось вращения планеты не наклоняется, вместо этого сдвигается её корка. Это похоже на то как если бы наклон Земли оставался одинаковым, но континенты скользили таким образом, что Нью-Йорк двигался бы к Северному полюсу. Можно ещё провести аналогию с персиком в руке, когда вы очищаете его кожуру, но не трогаете мякоть.

Настоящее полярное блуждание случается, когда происходит нечто очень катастрофичное вызывая изменения в распределении массы планеты. Во вращающемся мире экстрамасса двигается в сторону экватора, а зоны с меньшей массой — к полюсам. Это происходило на Луне, когда лава извергалась наружу миллиарды лет назад, сформировав характерный вид нашего спутника. У Марса подобный процесс происходил когда гора Тарсис, извергавшая лаву в промежутке между 4.1 и 3.7 миллиардами лет назад, деформировала эту планету.

Полярное блуждание Плутона началось с влияния Равнины Спутника и происходит до сих пор, согласно мнению Кина, который также изучил поверхность карликовой планеты, покрытую трещинами и разломами. Характер повреждений соответствует тому, что можно было бы увидеть во время истинного полярного блуждания, говорит он. Разломы также подтверждают идею о море под поверхностью.

Переориентация показывает, что длительная сезонная миграция льда — в некотором смысле, погодные условия — диктуют судьбу Плутона.

«Лёд и движение этого льда по поверхности контролирует почти всю геологию, которую мы видим» — говорит Кин. Это взаимодействие между климатом и орбитальной эволюцией может происходить и в других ледяных мирах, считает учёный.

Аппарат «Новые горизонты» сейчас далёк от Плутона и движется к своей следующей цели — 2014 MU69, готовясь прибыть к ней 1 января 2019 года. В прошлом месяце учёные получили последнюю передачу, посвящённую Плутону, которая содержит более 50 гигабит данных. Они будут изучать её все грядущие годы, но некоторые уже мечтают о том, что бы мы могли делать дальше. Если бы люди смогли отправить когда-нибудь туда свой зонд, то могли бы оснастить его радиолокационным инструментом, который позволил бы заглянуть под корку Плутона и в его океан.

В далёком будущем мы сможем послать орбитальный аппарат или даже пару на орбиту Плутона. Такой аппарат сможет изучить слои азотного льда на Равнине Спутника и лёд, который формирует кору. Будет возможно наблюдать медленное изменение сезонов карликовой планеты. Будет возможно увидеть то, что на самом деле скрывается подо льдом и как в ходе тысячелетий отброшенный на границу солнечной системы мир может менять себя.

Понравился текст? Поддержите наш проект!

или напрямую на яндекс-кошелёк 410011404335475