Астрономія
Астрономія

New Horizons підтвердив кріовулканізм у минулому Плутона

За допомогою космічного апарата New Horizons астрономи уважніше роздивилися Гори Райт і Піккара, що на Плутоні, та дійшли висновку, що вони з'явилися на планеті з кріолави. Згідно з аналізом, для їхнього утворення у цьому регіоні Плутона мало бути кілька областей кріовулканізму, які могли сформувати ці кількакілометрові у висоту структури. Крім того, причетність до формування Гір саме кріовулканізму, а не інших геологічних процесів, наприклад, ерозії, вказує на те, що Плутон втримував тепло всередині себе набагато довше, ніж вважалося досі. Стаття опублікована у Nature Communications.

Зображення Плутона отримане New Horizons у 2015 році, де синім відмічені області потенційного кріовулканізму. NASA

Зображення Плутона отримане New Horizons у 2015 році, де синім відмічені області потенційного кріовулканізму. NASA

Що на поверхні Плутона?

Поверхня найвідомішої карликової планети — Плутона — покрита різноманітними геологічними структурами внаслідок інтенсивних ендогенних та екзогенних процесів, яким вона постійно піддавалася і піддається. Згідно з моделями, зовнішній шар Плутона, що приблизно 300 кілометрів завтовшки, багатий на водяну кригу. І вважається, що в основі цієї крижаної оболонки може навіть зберегтися океан.

Типові температури поверхні Плутона становлять приблизно 35-60 кельвінів. І хоча в таких умовах водяний лід зазвичай має утворювати нерухому породу, враховуючи необхідну для плавлення температуру 273 кельвіни. Втім, аміак і солі у складі можуть знизити її при низькому тиску навіть до сотні кельвінів. Свою роль у змінах поверхні також може зіграти лід із азоту, метану та чадного газу. Наприклад, температура плавлення азотного льоду у 63 кельвіни дає йому змогу бути більш динамічним, ніж водяний лід і навіть повільно текти поверхнею.

Однак у цій роботі група дослідників із Південно-Західного дослідницького інституту США разом із колегами з інших інститутів знайшли підтвердження ще одному процесу, який міг вплинути на Плутон — кріовулканізму.

Що побудував кріовулканізм на Плутоні?

Про кріовулканізм на Плутоні детально заговорили з появою на його орбіті апарата New Horizons. Його запустили для вивчення Плутона та його супутника Харона у 2006 році — тоді Плутон все ще вважався дев'ятою планетою Сонячної системи і нам було мало що про нього відомо. І в 2015 році New Horizons вдалося максимально наблизитись до системи та окрім принесеного на Землю найвідомішого фото «Серця Плутона» йому вдалося розгледіти кандидатів на найбільші у Сонячній системі кріовулкани. Це і були Гора Райт (Wright Mons) і Гора Піккара (Piccard Mons), до яких пригледілися у цій роботі.

Гора Райт (верхнє коло) і Гора Піккард (нижнє). Відтінки синього вказують на більш низьку висоту, а відтінки коричневого та жовтого – на більшу. NASA/JHU APPLIED PHYSICS LABORATORY/SRI

Гора Райт (верхнє коло) і Гора Піккард (нижнє). Відтінки синього вказують на більш низьку висоту, а відтінки коричневого та жовтого – на більшу. NASA/JHU APPLIED PHYSICS LABORATORY/SRI

Імовірно утворені кріовулканізмом ландшафти знаходяться на південному заході рівнини Супутника (Sputnik Planitia). У висоту Гора Райт складає 4-5 кілометрів та 150 кілометрів у ширину. Вона потрапила на знімки New Horizons у сонячному світлі, а також поруч з термінатором (лінією день-ніч), під час найближчого підльоту апарата.

Гора Піккара сягає 7 кілометрів у висоту та 225 у ширину. Відбите світло від серпанку в атмосфері Плутона дозволило отримати її зображення за термінатором з більш високою роздільною здатністю (хоча і з нижчим відношенням сигнал/шум, ніж в областях сонячного світла).

Що побачив New Horizons?

Розрахунковий об'єм основної частини Гори Райт складає 2,4x104кубічних кілометри — подібно вулкану Мауна-Лоа на Землі. Центральна западина Гори Райт має діаметр 40–50 кілометрів і приблизну глибину в 4 кілометри. Центральна западина Гори Піккара більша за розміром западини Гори Райт і характеризується «U-подібним» профілем. Схили Гори Райт і більша частина навколишнього ландшафту, у тому числі прилеглі височини, мають хвилясту чи горбкувату структуру, а розміри хвиль варіюються від кількох до 20 кілометрів у поперечнику. Невелика кількість кратерів Гори Райт вказує на її відносно молодий вік з верхньою межею у 1-2 мільярди років. У складі поверхні також присутні азотний, метановий та водяний лід, і хоча потенційно утворення можуть бути жерлами кріовулканів, чітких свідчень потоків матеріалу вчені не знайшли.

Розподіл різних у районі Гори Райт. Kelsi N. Singer et al. / Nature Communications, 2022

Розподіл різних у районі Гори Райт. Kelsi N. Singer et al. / Nature Communications, 2022

Геологічні особливості в районі Гори Райт морфологічно не схожі на жодні інші регіони Плутона, а також мають дуже мало спільного з більшістю ландшафтів на інших тілах Сонячної системи. Аналізуючи їх вчені дійшли висновку, що височини сформувалися в результаті кріовулканічних процесів, тип і масштаб яких поки що унікальний для Плутона. Щоб утворити подібний рельєф, вчені вважають, що необхідно кілька точок вивержень та великий об'єм матеріалу.

Цей сценарій допускає послідовний механізм формування всіх височин і западин та при цьому вказує на те, що Плутон генерував більше внутрішнього тепла і зберігав його набагато довше, ніж раніше вважалося.Таким чином центральні западини утворилися внаслідок обвалення цих вершин, які утворилися послідовним механізмом виливання кріолави на тисячі кубічних кілометрів.

Також раніше ми розповідали про кріовулканізм на ще одній карликовій планеті — Церері — де вченим вдалося з'ясувати, як виник резервуар рідких розчинів, які згодом виливалися на її поверхню. А нещодавно New Horizons роздивився темну сторону Плутона у світлі його супутника Харона.


Фото в анонсі: NASA / JHUAPL / SwRI