Ученые-планетологи разгадывают загадку многоугольных структур на Плутоне
Адриен Морисон и его коллеги из Университета Эксетера показали, как огромные ледяные формы формировались в Sputnik Planitia, заполненном азотом бассейне на карликовой планете Плутон.
Сублимация льда — это обычный геоморфный процесс на поверхности твердых планет: например, сублимация углекислого льда рисует множество впечатляющих впадин на южной полярной шапке Марса. На Земле пенитенты, наблюдаемые в высокогорных пустынях, связаны с сублимацией снега.
«Во внешней Солнечной системе некоторые территории Плутона считаются одними из самых символичных форм суши, созданных сублимацией», — говорят ученые.
Летом 2015 года пролет космического аппарата НАСА New Horizons показал, что область Томбо (Tombaugh Regio, названа в честь астронома Клайда Томбо, открывшего Плутон), расположенная немного севернее экватора Плутона, является самой богатым регионом в этом отношении.
Область Томбо или Сердце Плутона — это область на поверхности Плутона, названная так по аналогии с изображением сердца. Большая светлая область диаметром 2300 километров получила прозвище «сердце Плутона».
«Из-за специфики разреженной атмосферы Плутона азот (N2) считается ключевым ингредиентом. Климатические модели показывают, что Sputnik Planitia шириной 1000 км, западная часть Tombaugh Regio, является основным источником азотного льда, участвующего в климатических циклах».
Поверхность льда демонстрирует замечательные полигональные черты, образованные тепловой конвекцией в азотном льду, постоянно организуя и обновляя поверхность льда. Однако оставались вопросы о том, как этот процесс мог происходить.
В своем новом исследовании ученые использовали сложные методы моделирования, чтобы показать, что ледяные формы Sputnik Planitia образуются в результате сублимации льда — явления, при котором твердый лед может превращаться в газ, не переходя в жидкое состояние.
По словам исследователей, сублимация азотного льда усиливает конвекцию в ледяном слое Sputnik Planitia, охлаждая его поверхность.
«Мы провели серию цифровых симуляций, которые показали, что охлаждение от сублимации способно усиливать конвекцию таким образом, который согласуется с многочисленными данными, полученными от New Horizons, включая размер многоугольников, амплитуду топографии и поверхностные скорости», — заявили ученые.
Это также согласуется с временной шкалой, в которой климатические модели предсказывают сублимацию Sputnik Planitia, начавшуюся около 1-2 миллионов лет назад.
Моделирование показало, что динамика этого слоя азотного льда перекликается с динамикой, обнаруженной в океанах Земли, что обусловлено климатом.
«Такая обусловленная климатом динамика твердого слоя может также происходить на поверхности и других планетных тел, таких как Тритон (одна из лун Нептуна) или Эрида и Макемаке (объект из пояса Койпера)» — говорят ученые.
Исследование было опубликовано в журнале Nature.