Новий аналіз під керівництвом Південно-Західного науково-дослідного інституту (SwRI) показує, що рідкий азот може проходити через тріщини та досягати поверхні Плутона поблизу північного краю Sputnik Planitia, гігантського льодовика у формі серця, який домінує над частиною носа планети.
Ці знахідки є першим доказом того, що рідина текла на Плутоні в недавньому минулому. Дослідження базується на спостереженнях з космічного корабля NASA New Horizons і проводилося під керівництвом віце-президента SwRI д-ра Алана Стерна, головного дослідника місії New Horizons.
«Плутон ніколи не перестає дивувати нас, — сказав провідний автор Стерн, — і цей новий результат, безумовно, дивує. На додаток до нещодавнього вираження рідини на поверхні Плутона, він також свідчить про новий тип змінної в часі особливості Плутона».
Дивні темні риси гігантської крижаної шапки Плутона
Sputnik Planitia — це масивний льодовик, який складається здебільшого із замерзлого азоту, і за розмірами перевищує Техас і Оклахому разом узяті. Зображення, зібрані New Horizons у 2015 та 2016 роках, показали, що його північний регіон містить геологічні конвекційні осередки розміром з місто, розділені тонкими темними лініями та ширшими, більш дифузними темними плямами.
Нове дослідження цих елементів показує, що іноді вони можуть бути тимчасово вологими. Можливе джерело рідкого азоту знаходиться під поверхнею. Висновки опубліковані в Planetary Science Journal.
Рідкий азот не може випасти на Плутон у вигляді дощу, оскільки температура подвійної планети та атмосферні умови цього не дозволяють. Однак північні частини Sputnik Planitia затемнені рисами, схожими на риси, які можна побачити на льодовиках Землі після впливу дощової води або рідини, що просочується з-під льоду.
Докази льодовикового щита Гренландії
Щоб дослідити схожість, команда під керівництвом SwRI порівняла зображення з New Horizons із зображеннями NASA Landsat 9 замерзлих регіонів на Землі, включаючи крижаний щит Гренландії.
У Гренландії темні вузькі ділянки з’являються там, де поверх льоду та снігу є рідка вода. Подібні мережі виявлені на Sputnik Planitia, що змушує дослідників вважати, що підповерхнева рідина, зокрема азот, може піднятися на поверхню та змочити заморожену азотну поверхню Плутона.
«Sputnik Planitia дуже молодий, ймовірно, йому менше мільйона років, виходячи з моделювання нахилу поверхні, тому ці особливості, які ми розглядаємо, мабуть, сформувалися з тих пір», — сказав головний науковий співробітник SwRI доктор Келсі Сінгер, один із співавторів дослідження. «Плутон має багато особливостей, яких немає більше ніде в Сонячній системі, і цей регіон Sputnik Planitia є одним із них. Його поверхня забезпечує інший набір умов порівняно з тим, до чого ми звикли на Землі, і його дослідження дозволить нам краще зрозуміти, як матеріали поводяться в середовищах, які важко виробляти на Землі».
Попередні дослідження, в тому числі під керівництвом Стерна, показали, що рідина колись текла на Плутоні в далекому минулому. Нові відкриття свідчать про те, що рідкий азот існує під Sputnik Planitia сьогодні або, можливо, існував там нещодавно.
Як рідкий азот може досягти поверхні
Комп’ютерне моделювання під керівництвом доктора Оркана Умурхана, старшого наукового співробітника Інституту SETI, пропонує можливе пояснення того, як це сталося.
Моделі показують, що азотний лід на дні “Sputnik Planitia”, який знаходиться на глибині кількох кілометрів, може танути і виробляти рідкий азот. Потім рідина може піднятися на поверхню через вузькі канали, подібно до матеріалу, що рухається через труби лави або гейзера. Підйом або тиск знизу може допомогти рідині піднятися.
Досягнувши поверхні, рідкий азот може залишатися в рідкому вигляді досить довго, щоб стікати вниз по льодовику. Під час руху він може поглинати навколишній азотний лід, створюючи темні ознаки, які спостерігає New Horizons.
«Я думаю, що велика важливість цього відкриття та цікава картина, яку воно представляє, є великою мотивацією та аргументом для подальшого вивчення фізики твердого азоту при дуже низьких температурах», — сказав Умурхан. “Зокрема, важливо вивчати фізику, яка відбувається в твердих азотистих матеріалах під тиском і деформацією, які можуть спричинити їх плавлення. Ці процеси ніколи не вивчалися детально в лабораторії”.
Наслідки за межами Плутона
Поки що дослідники не знайшли чітких доказів цього типу потоку базальтової рідини в іншому місці на Плутоні. Однак більше половини карликової планети ніколи не було нанесено на карту з високою роздільною здатністю, що свідчить про те, що подібні процеси можуть відбуватися і в інших регіонах.
Той самий механізм, який включає танення та висхідний рух рідини, також може допомогти пояснити активність в інших місцях Сонячної системи. Одним із можливих прикладів є Тритон, найбільша риба Нептуна, де космічний корабель НАСА «Вояджер-2» спостерігав гейзери, що вивергалися з поверхні.
Додаткові спостереження високої роздільної здатності за Плутоном та іншими планетами поясу Койпера знадобляться, щоб визначити, чи відбуваються подібні процеси деінде в далекій Сонячній системі, кажуть вчені.
Лабораторія прикладної фізики Джонса Гопкінса в Лорелі, штат Меріленд, проектує, будує та експлуатує космічний корабель New Horizons і місію Директорату наукових місій NASA. Офіс програм планетних місій у Центрі космічних польотів Маршалла (MSFC) у Хантсвіллі, штат Алабама, забезпечує нагляд NASA за New Horizons. Південно-західний науково-дослідний інститут у Сан-Антоніо очолює місію через головного дослідника доктора Алана Стерна, який керує науковою групою, операціями з корисним навантаженням і науковим плануванням. New Horizons є частиною програми New Frontiers, якою керує NASA MSFC.
