Что лежит под ледяным сердцем Плутона? Новое исследование показывает, что может быть соленый океан, похожий на «Мертвое море», толщиной более 100 километров.
«Тепловые модели внутренних и тектонических свидетельств Плутона, обнаруженные на поверхности, предполагают, что океан может существовать, но нелегко определить его размер или что-либо еще об этом», - сказал Брэндон Джонсон из Университета Брауна. «Мы смогли наложить некоторые ограничения на его толщину и получить некоторые подсказки о составе».
Исследования Джонсона и его команды сфокусированы на «сердце» Плутона - регионе, неофициально называемом Спутник Планум, который был сфотографирован космическим кораблем «Новые горизонты» во время его облета Плутона в июле 2015 года.
Главный исследователь New Horizons Алан Стерн назвал Sputnik Planum «одним из самых удивительных геологических открытий за 50 с лишним лет исследования планет», и предыдущие исследования показали, что регион, по-видимому, постоянно обновляется в результате современной ледяной конвекции.
Сердце представляет собой бассейн шириной 900 км - больше, чем Техас и Оклахома вместе взятые, - и, по крайней мере, его западная половина, по-видимому, была образована в результате удара, вероятно, объекта шириной 200 км или более.
Джонсон и его коллеги Тимоти Боулинг из Чикагского университета, а также Александр Троубридж и Эндрю Фрид из Университета Пердью смоделировали динамику удара, которая создала массивный кратер на поверхности Плутона, а также посмотрели на динамику между Плутоном и его луной Хароном.
Эти два прицельно связаны друг с другом, означая, что они всегда показывают друг другу одно и то же лицо при вращении. Спутник Планум находится прямо на оси приливов, связывающей два мира. Эта позиция говорит о том, что бассейн имеет так называемую положительную аномалию массы - он имеет большую массу, чем в среднем по ледяной коре Плутона. Когда сила притяжения Харона воздействует на Плутон, она будет пропорционально больше тянуться к областям с большей массой, что будет наклонять планету до тех пор, пока Планет Спутник не выровняется с осью прилива.
Таким образом, вместо того, чтобы быть дырой в земле, кратер фактически был снова заполнен. Часть его была заполнена конвекционным азотным льдом. Хотя этот слой льда добавляет в бассейн некоторую массу, он сам по себе недостаточно толстый, чтобы спутник «Планета Спутник» имел положительную массу.
Джонсон сказал, что остальная часть этой массы может быть образована жидкостью, скрывающейся под поверхностью.
Джонсон и его команда объяснили это так:
Как шар для боулинга, брошенный на батуте, сильный удар создает вмятину на поверхности планеты с последующим отскоком. Этот отскок тянет материал вверх из глубины планеты. Если этот вываренный материал является более плотным, чем то, что было взорвано в результате удара, кратер в итоге получает ту же массу, что и до удара. Это явление геологи называют изостатической компенсацией.
Вода плотнее льда. Таким образом, если бы под слоем ледяной оболочки Плутона был слой жидкой воды, он мог нагреться после удара Планета Спутника, выравнивая массу кратера. Если бассейн начинался с нейтральной массы, то отложившегося позже слоя азота было бы достаточно, чтобы создать положительную аномалию массы.
«Этот сценарий требует жидкого океана», - сказал Джонсон. «Мы хотели запустить компьютерные модели воздействия, чтобы увидеть, произойдет ли это на самом деле. Мы обнаружили, что возникновение положительной массовой аномалии на самом деле весьма чувствительно к толщине океанского слоя. Он также чувствителен к тому, насколько солен океан, потому что содержание соли влияет на плотность воды ».
Модели моделировали воздействие объекта, достаточно большого, чтобы создать бассейн размером с Спутник Планум, поражающий Плутон со скоростью, ожидаемой для этой части Солнечной системы. Моделирование предполагало различные толщины слоя воды под земной корой, от отсутствия воды до слоя толщиной 200 километров.
Сценарий, который наилучшим образом восстановил наблюдаемую глубину размеров спутника Planum, в то же время создавая кратер с компенсированной массой, был сценарием, в котором Плутон имеет слой океана толщиной более 100 километров с соленостью около 30 процентов.
«Это говорит нам о том, что если Sputnik Planum действительно является положительной аномалией массы - и кажется, что это так - этот океанский слой размером не менее 100 километров должен быть там», - сказал Джонсон. «Для меня довольно удивительно, что у вас есть такое тело в солнечной системе, в котором все еще может быть жидкая вода».
Джонсон, он и другие исследователи продолжат изучать данные, отправленные New Horizons, чтобы получить более ясную картину интригующего интерьера Плутона и возможного океана.
Дополнительная литература: Университет Брауна, Нью-Хорионс / APL
