Вважається, що червонуватість полюса що Плутона, що його супутника Харона можна пояснити взаємодією азоту і метану з ультрафіолетовими і космічними променями. І хоча вважалося, що джерелом летких речовин, які змусили Харон почервоніти, був власне Плутон, американські планетологи з'ясували, що сам супутник міг також утворити достатньо метану, який би забарвив його полюси — завдяки кріовулканізму. Мільярди тонн метану могли потрапити на поверхню та мігрувати до полюсів Харона, а затим перетворитися на його червону пляму Мордора. Робота вчених опублікована у журналі Nature Communications.
ASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Southwest Research Institute / Alex Parker
Де на Хароні Мордор?
Завдяки місії New Horizons у 2015 році астрономи змогли в деталях роздивитися поверхню супутника Плутона Харона, який, схоже, набагато краще зберіг свою геологічну історію, ніж Плутон. Він є ідеальним для вивчення об'єктів поясу Койпера, які подібні за розмірами, але дуже важкодосяжні для космічних апаратів. Втім, найімовірніше, що запам'ятається супутник завдяки своєму північному полюсу. Там розмістилася так звана пляма Мордора — яскрава червона пляма. Її природою і зайнялися планетологи з університету Пердью (Purdue University).
Чому Мордор червоний?
Вважається, що цей регіон володіє органічними молекулами, а зокрема так званими толінами — речовинами, які виникають унаслідок взаємодії газової суміші азоту і метану в атмосфері з ультрафіолетовими і космічними променями. Вони можуть пофарбувати поверхню у кольори від червоного до чорного і присутні також на деяких супутниках Сатурна, Нептуна і Урана, а також поверхні комет і кентаврів. Однак питанням лишається, як їх занесло на поверхню Харона: або потрібний для появи толінів матеріал потрапив на поверхню Харона з Плутона, який має дуже схожу пляму, або їх міг утворити сам супутник.
Автори нової роботи, використовуючи дані телескопа LORRI (Long-Range Reconnaissance Orbiter Imager), що працює на борту New Horizons, з метою підрахувати, чи вистачило б надр супутника на фарбування північного та імовірно і південного полюсів, дослідили один з регіонів поверхні Харона, який є результатом кріовулканізму — Рівнину Вулкан (Vulcan Planitia).
Геологія Рівнини Вулкан. Stephanie M. Menten et al. / Nature Communications, 2022
Як з'явився Мордор?
Дані New Horizons доводять, що Харон був геологічно активним приблизно 2-4 мільярди років тому, коли його підповерхневий океан замерз та спровокував широкомасштабне підняття на поверхню кріопотоків, які утворили на південній півкулі супутника Рівнину Вулкан площею у 480 тисяч кілометрів квадратних. Вивчаючи геологію цього регіону, вчені уточнили середню товщину кріопотоку, яка склала один кілометр, а також виявили, що загальний об'єм кріопотоку склав від 2,81× 10¹⁴ до 7.57 × 10¹⁴ метрів кубічних. Ця оцінка, як зазначають планетологи, є нижньою межею, адже Рівнина Вулкан простягається набагато далі, ніж її спостерігав New Horizons.
На думку вчених, кріопотік являв собою суміш аміаку та води з невеликою кількістю летких речовин, а також був насиченим метаном за умови, що він був присутнім у надрах супутника на час замерзання океану. На користь цієї версії говорить метан на поверхні Плутона (і Плутон і Харон, найімовірніше, утворилися з одного матеріалу).
Таким чином, якщо океан знаходився на глибині 85 кілометрів від поверхні супутника, що створювало тиск близько 250-350 бар, то він міг вивільнити на поверхню Харона 1.29×10¹⁵ –3.47×10¹⁵ кілограма метану. А згідно з моделюванням вчених, він міг мігрувати саме до полюсів, а швидкість осадження була достатньою, щоб метан міг перетворитися на спостережувані органічні сполуки у червоній плямі Мордора.
Метан (позначений жовтими колами) викидається з надр через виверження кріопотоків на поверхню Харона, де частинки мігрують поверхнею з різними швидкостями та траєкторіями. Частина з них потрапить на полюс Харона, де затримається через холод, та з часом через випромінювання перетвориться на толіни і утворить пляму Мордора. Stephanie M. Menten et al. / Nature Communications, 2022
Також раніше ми розповідали про проблеми із теоріями походження червоної плями Плутона, яка називається Ктулху. А Харон допоміг New Horizons роздивитися темну сторону Плутона, відбивши світло.