Когда миссия «Новые горизонты» пролетела мимо Плутона в 2015 году, она открыла геологически богатый мир, а не холодный и тёмный ландшафт, который многие ожидали. Практически сразу исследователи обнаружили два объекта, названные гора Райт и гора Пиккар, которые, как предполагалось, представляли собой ледяные вулканы, и дальнейшее исследование подтвердило их идентичность.
Когда миссия NASA «Новые горизонты» пролетела мимо Плутона в 2015 году, человечество впервые увидело колоссальную впадину на этой изолированной планете. Она называется Равнина Спутника. Сравнимая по размерам с Мексикой и занимающая большую часть одного из полушарий Плутона, Равнина Спутника, вероятно, образовалась в результате удара, но мало какие ударные кратеры имеют уникальную грушевидную форму, как у Равнины Спутника.
Как образовалась Равнина Спутника, остаётся неизвестным, но исследователи уже нарисовали возможную картину её происхождения. Они утверждают, что, возможно, когда-то давно в Плутон под небольшим углом врезалось тело размером со Швейцарию. Если это правда, эта фотография также может подсказать, как выглядят недра Плутона под его криогенной поверхностью.
Форма и колоссальные размеры Равнины Спутника — около 2000 километров в длину (1243 мили) и 1600 километров в ширину (994 мили) — не единственные причины, по которым планетологи с любопытством изучают её. Что бы ни создало это образование, оно умудрилось оставить вмятину глубиной около 4 километров (2,5 мили); на дне впадины, по-видимому, находится замёрзший слой азотного льда. Гравитация должна была медленно вращать Плутон таким образом, чтобы вмятина и её недостающая масса оказались на одном из полюсов Плутона, но, как ни странно, Равнина Спутника остаётся вблизи экватора.
Одна из популярных теорий предполагала, что Равнина Спутника на самом деле является намёком на существование мирового океана, скрытого под поверхностью Плутона. После мощного удара жидкая вода из океана могла подняться, чтобы заполнить образовавшееся пространство, которое затем покрылось льдом и азотным слоем, что объясняет, почему Равнина Спутника осталась на экваторе. Тем не менее, некоторые учёные остались при своём мнении.
Составное изображение Плутона, предоставленное миссией New Horizons. NASA/Лаборатория прикладной физики Университета Джонса Хопкинса/Юго-Западный исследовательский институт
Асфауг, Баллантайн и их коллеги приступили к проведению трехмерного моделирования, чтобы выяснить, какие обстоятельства могли привести к образованию Равнины Спутника. Странная форма вмятины намекала на то, что создатель вмятины ударил Плутон наискось, а не лоб в лоб. Это привело их к моделированию объекта шириной 700 километров (435 миль) — шара изо льда и камня — падающего на планету, похожую на Плутон. Этот объект был создан так, чтобы иметь каменное ядро внутри водно-ледяной оболочки, а удар был нанесен под небольшим углом в 30 градусов. Действительно, этот сценарий не только привел к образованию грушевидного кратера, но и моделирование команды показало, что ядро ударника осталось погребенным под Равниной Спутника, что дало ему дополнительную массу, необходимую для удержания на экваторе. Исследователи опубликовали свою работу в журнале Nature Astronomy 15 апреля 2024 года.
Авторы утверждают, что для расширения этих концепций по-прежнему необходимы дальнейшие исследования, чтобы понять, как Sputnik Planitia развивалась на протяжении миллиардов лет и как происходят столкновения в этом отдаленном уголке Солнечной системы.
Исследование недр Плутона может помочь понять эту динамику, но для более точных ответов, возможно, придётся дождаться другой миссии. Хотя визит «Новых горизонтов» к Плутону был выдающимся достижением, зонд лишь пролетел мимо, то есть миссия, в буквальном смысле, лишь царапнула поверхность бывшей планеты. Будущая миссия, возможно, сможет выйти на орбиту Плутона и исследовать его недра, например, измеряя гравитационное поле планеты.
Некоторые учёные считают, что на Плутоне есть криовулканы, извергающие водяной пар или даже твёрдый водяной лёд. Эта вода должна откуда-то браться — и слой жидкой воды под корой Плутона вполне соответствует этому описанию.
Исследователи из Университета Вашингтона в Сент-Луисе и Института Луны и планет в Хьюстоне приступили к созданию модели, демонстрирующей, как может выглядеть этот жидкий слой. В частности, они хотели получить модель, подобную равнине Спутника — сердцевидной низменности на поверхности Плутона, которая, как считается, образовалась в результате удара. Поэтому исследователи перепробовали различные конфигурации толщины океана и плотности воды, которые привели бы к тому, что равнина Спутника была бы испещрена трещинами, которые наблюдал аппарат New Horizons. Нгуен и соавтор Патрик Макговерн опубликовали свою работу в журнале Icarus 15 февраля 2025 года.
«Мы оценили своего рода зону Златовласки, где плотность и толщина оболочки идеально подходят», — сказал в своем заявлении Алекс Нгуен, аспирант Вашингтонского университета в Сент-Луисе и один из авторов.
Их расчёты показали, что толщина плутонского океана, скорее всего, составит от 40 до 80 километров (от 25 до 50 миль) и примерно на 8 процентов плотнее земной морской воды. Это примерно такая же плотность, как у Большого Солёного озера.
Однако идея существования Плутонского океана до сих пор вызывает споры. Учёные недостаточно знают о Плутоне, чтобы определить, действительно ли данные указывают на наличие жидкой воды или это лишь косвенные доказательства. Недавнее исследование, моделирующее происхождение Равнины Спутника, показало, что сердцевидный бассейн, скорее всего, образовался, если бы Плутон имел твёрдую внутреннюю часть.
Таким образом, пока преемник New Horizons не позволит нам вновь посетить Плутон, то, что находится под поверхностью планеты, будет оставаться скрытым в тени.
Еще одно исследование предполагает, что достопримечательность на Плутоне, ранее обозначенная как ударный кратер, на самом деле может быть кальдерой супервулкана, взорвавшегося в последние несколько миллионов лет.
Когда миссия NASA «Новые горизонты» пролетела мимо Плутона в 2015 году, она открыла геологически богатый мир, а не холодный и тёмный ландшафт, который многие ожидали. Практически сразу исследователи обнаружили два объекта, названные гора Райт и гора Пиккар, которые, как предполагалось, представляли собой ледяные вулканы, и дальнейшее исследование подтвердило их идентичность.
Но не все криовулканы было легко обнаружить. Предполагаемый супервулкан Киладзе изначально классифицировался как ударный кратер. Однако теперь учёные подозревают, что это нечто иное.
«Мы оценили вероятность того, что эта впадина представляет собой криовулканическую кальдеру, а не ударный кратер», — сказал Эл Эмран, планетолог из Лаборатории реактивного движения в Калифорнии. В июле 2025 года Эмран представил результаты своей группы на конференции «Прогресс в понимании системы Плутона: 10 лет после пролёта» в Лореле, штат Мэриленд.
«Мы думаем, что это больше похоже на Йеллоустонскую кальдеру в Вайоминге», — сказал Эмран. По крайней мере два извержения Йеллоустоуна миллионы лет назад достигли статуса супервулкана.
Киладзе по-прежнему числится кратером. Но обильные залежи водяного льда, окружающие чашеобразное образование, вызвали любопытство Эмрана, и он задался вопросом, не является ли это криовулканом.
На первый взгляд, вытянутый овал очень похож на ударный кратер. Он большой, со средним диаметром 4 километра. Его стены имеют неправильную форму, а сложные структуры, которые он должен был бы иметь, могли быть легко разрушены активными процессами на поверхности Плутона.
Сам ландшафт отмечен впадинами и другими геологическими образованиями, многие из которых обрушились. Если бы падающий объект пробил поверхность и обнажил под ней жилы застывшей лавы, это могло бы вызвать взрывное распределение водяного льда, наблюдаемое на поверхности.
Инфографика, показывающая процесс образования кальдеры. Тристой Л. Торнберри-Эрлих, Университет штата Колорадо.
Но когда Эмран изучил топографические карты Плутона, созданные командой New Horizons, он понял, что возникла проблема: кратер был слишком глубоким. По всей Солнечной системе глубина кратера предсказуемо меняется в зависимости от его диаметра, и тот же закон, по-видимому, справедлив для других кратеров на Плутоне, но не для Киладзе.
По оценкам, ширина ударного кратера такого размера в лучшем случае составляла 2,74 км. Но с учётом активности, проходящей через Плутон, со временем материал, скорее всего, заполнил бы кратер, сделав его ещё меньше. Частицы тумана накапливались бы, а тающие или обрушивающиеся льды обрушивались бы внутрь.
Однако Киладзе не мельче, чем предполагалось, а глубже. Некоторые участки котловины достигают глубины 2,5 метра, а средняя глубина всего водоёма составляет почти 3 километра.
Смотрите также... |
По этим причинам Эмран и его коллеги предполагают, что Киладзе — это кальдера, огромная впадина, образовавшаяся в результате извержения и последующего обрушения вулкана. Магма (или криомагма), быстро извергающаяся с поверхности в течение короткого периода времени, может ослабить подстилающую породу, заставив её обрушиться внутрь.
Несмотря на разрушение супервулкана, мощность извержения Киладзе была бы впечатляющей. Эмран и его коллеги подсчитали, что взрыв мог выбросить в окружающую местность до 1000 кубических километров ледяной криомагмы, что соответствует определению супервулкана. Хотя Йеллоустоун извергался более 80 раз за свою более чем 2-х миллионную историю, только два извержения были классифицированы как супервулканические.
Киладзе мог выбросить свою криомагму в ходе одного взрывного события, или же извержения могли быть растянуты во времени. В любом случае, в ходе последнего извержения водяной лёд был выброшен на расстояние не менее 100 км. Эмран, однако, предполагает, что эта оценка занижена, поскольку при более низком разрешении, чем у «Новых горизонтов», вероятно, можно увидеть больше водяного льда.
«Ожидается, что одно или несколько катастрофических взрывных извержений, которые привели к образованию и обрушению того, что мы видим как кальдеру Киладзе, приведут к широкому рассеиванию водно-ледяной криомагмы на расстояние в тысячу или более километров, в результате чего обнажения будут слишком незначительными, чтобы их можно было увидеть в имеющихся данных», — пишут авторы в статье, опубликованной в журнале The Planetary Science Journal.
Киладзе находится к северу от планеты Спутник, ледяного сердца Плутона. Хотя большая часть поверхности карликовой планеты покрыта разнообразными льдами, лишь малая часть поверхности может сравниться с тем, что можно найти в домашней морозилке. Температура на Плутоне настолько низкая, что водяной лёд служит основой карликовой планеты, а другие льды наслаиваются сверху.
Но в окрестностях Киладзе водяной лёд простирается по всей поверхности. В нём присутствуют следы неопознанного аммиачного соединения. «Точный состав определить сложно», — сказал Эмран. Более того, этот специфический признак присутствия аммиака не наблюдается больше нигде на Плутоне.
Изображение Киладзе. Научный центр астрогеологии Геологической службы США
Возможно, именно аммиак обеспечивает текучесть ледяного льда. Его добавление снижает температуру замерзания воды, позволяя ей дольше оставаться жидкой. Под поверхностью залежи воды и аммиака могли избежать замерзания при затвердевании коренной породы Плутона. В конечном итоге тектоническое давление могло вытеснить ледяную магму на поверхность, извергнув её на ландшафт вокруг Киладзе, пояснил Эмран.
Загадочные следы аммиака также могут помочь датировать криовулкан. Чистый аммиак быстро уничтожается солнечным ветром, ультрафиолетовыми частицами и космическими лучами. Его слабое присутствие указывает на то, что последнее извержение в истории Плутона произошло сравнительно недавно.
Дымка Плутона может помочь определить геологическую активность. Световая пелена покрывает карликовую планету, образуясь в результате перехода метана и других газов из твёрдого состояния в газообразное. По мере роста частиц они в конечном итоге падают на поверхность и распространяются по всей карликовой планете. Эмран объяснил, что частицы дымки, приземлившиеся на землю, покрывают водяной лёд, словно одеяло, скрывая признаки криолавы. Если бы такой слой образовался, New Horizons увидел бы богатый азотом лёд вместо признаков вулканизма, богатого водой.
Для захоронения водяного льда необходимо, чтобы на Плутон упало не менее 10 миллиметров частиц тумана. Этот процесс занимает не менее 3 миллионов лет, сказал Эмран. Это может означать, что Плутон не настолько замёрз, как считалось ранее.
«Если Киладзе извергался всего 3 миллиона лет назад, это действительно говорит о том, что недра Плутона могут до сих пор сохранять некоторое остаточное тепло», — сказал Эмран. «Это согласуется с идеей о том, что криовулканизм на Плутоне может быть постоянным или эпизодическим».
Более раннее исследование показало, что дымка, окутывающая Плутон, может состоять из ледяных кристаллов, содержащих цианидные ядра.
Дымки, состоящие из мельчайших частиц пыли, дыма, льда и других веществ, свойственны не только Земле — ученые обнаружили дымки, окутывающие Марс, Венеру, Сатурн и Юпитер.
Дымка не ограничивается планетами. Титан, крупнейший спутник Сатурна, единственный известный спутник, имеющий облака, окутан густой оранжевой дымкой, по составу напоминающей смог на Земле. Космический аппарат НАСА «Вояджер-2» также обнаружил дымку в атмосфере Тритона, крупнейшего спутника Нептуна.
Космический аппарат НАСА «Кассини» смотрит на ночную сторону крупнейшего спутника Сатурна и видит, как солнечный свет рассеивается через периферию атмосферы Титана и образует цветное кольцо. NASA/JPL-Caltech/Институт космических наук
Миссия НАСА «Новые горизонты», пролетевшая мимо Плутона в 2015 году, неожиданно обнаружила, что на Плутоне также есть дымка, окутывающая замёрзшую поверхность этой карликовой планеты. Поскольку Плутон, Титан и Тритон — ледяные миры с атмосферами, богатыми азотом, метаном и оксидом углерода, исследователи предполагали, что все они могут обладать схожими видами дымки.
Смотрите также... Немного о кошках: история одомашнивания и интересные факты о поведении домашних питомцев |
Предыдущие исследования показали, что дымка на Титане возникла в результате того, что солнечное ультрафиолетовое излучение запускало химические реакции в верхних слоях атмосферы ледяного спутника. В результате образовывались простые органические соединения, которые впоследствии способствовали формированию всё более крупных и сложных органических молекул.
Однако ученые выяснили, что дымка на Плутоне и Тритоне может иметь совершенно иное происхождение, чем на Титане. Ученые подробно описали свои выводы 21 декабря 2021 года в журнале Nature Astronomy.
Космический аппарат НАСА «Вояджер-2» запечатлел темные полосы, создаваемые гейзерами, которые видны на ледяной поверхности южного полярного региона Тритона. NASA/JPL
Когда исследователи проанализировали компьютерные модели образования дымки, они обнаружили, что если бы на Плутоне происходили те же химические реакции, что и на Титане, они могли бы создать лишь около половины частиц дымки, которые были обнаружены в предыдущих исследованиях на карликовой планете. Поскольку атмосфера Плутона примерно на 175 градусов по Фаренгейту, или на 80 градусов по Цельсию, холоднее, чем у Титана, химические процессы в ее атмосфере протекают медленнее.
В своем исследовании Лаввас и его коллеги предполагают, что, как и на Титане, солнечный свет запускает химические реакции в верхних слоях атмосферы Плутона, образуя простые соединения, такие как цианистый водород – молекула, состоящая из одного атома водорода, одного атома углерода и одного атома азота. Их модели предполагают, что цианистый водород может замерзать, образуя мельчайшие частицы льда.
По мере того, как эти микроскопические частицы льда оседают под действием гравитации, вокруг этих частиц конденсируются другие газы, покрывая их. Таким образом, частицы тумана на Плутоне могут состоять в основном из различных видов льда, а не из более сложных органических соединений, как на Титане. Учёные отметили, что размеры, количество и распределение этих ледяных зёрен в атмосфере, полученные в компьютерных моделях, практически совпадают с размерами частиц тумана, обнаруженных на Плутоне.
Космический аппарат НАСА «Новые горизонты» сделал этот снимок голубой дымки вокруг карликовой планеты Плутон во время своего исторического пролета в 2015 году. NASA/JHUAPL/SWRI/SPL
Кроме того, исследователи утверждают, что эти ледяные частицы на Плутоне должны меньше взаимодействовать с поступающей солнечной энергией, чем частицы тумана на Титане. Таким образом, по словам Лавваса, они должны играть меньшую роль в регулировании температуры в атмосфере Плутона, чем считалось ранее.
Что касается Тритона, то, по словам ученых, его атмосфера должна быть еще более холодной, чем у Плутона.
Комментировать в ВконтактеСмотрите также... HTML, CSS-шпаргалка с примерами - тег IMG, figure и picture. Адаптирование, форматирование, эффекты Полный список обработчиков событий HTML / Javascript с примерами |
