Ученые определили возможную причину красной шапки Харона
Ученые Юго-Западного исследовательского института (Southwest Research Institute) объединили данные миссии НАСА «Новые горизонты» с новыми лабораторными экспериментами и моделированием экзосферы, чтобы выявить вероятный состав красной шапки на спутнике Плутона Хароне и то, как она могла образоваться. Это первое в истории описание динамической метановой атмосферы Харона с использованием новых экспериментальных данных дает захватывающий взгляд на происхождение красного пятна на этой луне, как описано в двух недавних статьях.
«До «Новых горизонтов» лучшие изображения Плутона с телескопа Хаббла показывали только нечеткое пятно отраженного света», — сказал Рэнди Гладстон из SwRI, член научной группы «Новые горизонты».
«В дополнение ко всем захватывающим особенностям, обнаруженным на поверхности Плутона, пролет космического зонда выявил необычную особенность Харона — удивительную красную шапку с центром на его северном полюсе».
Вскоре после встречи в 2015 году с Плутоном, ученые миссии New Horizons предположили, что красноватый «толиноподобный» материал на полюсе Харона может быть синтезирован ультрафиолетовым светом, разрушающим молекулы метана. Их захватывает Харон после «побега» с Плутона, а затем замораживают в полярных регионах долгими зимними ночами.
Толины представляют собой липкие органические остатки, образующиеся в результате химических реакций, питаемых светом, в данном случае ультрафиолетовым свечением Лайман-альфа, рассеянным межпланетными молекулами водорода.
«Наши результаты показывают, что резкие сезонные всплески разреженной атмосферы Харона, а также свет, разрушающий конденсирующийся метановый иней, являются ключом к пониманию происхождения красной полярной зоны Харона», — сказал Уджвал Раут, ведущий автор статьи в журнале Science Advances. «Это один из самых наглядных и ярких примеров взаимодействия поверхности и атмосферы, которые до сих пор наблюдались на планетарном теле».
Команда ученых реалистично воспроизвела условия поверхности Харона, чтобы измерить состав и цвет углеводородов, образующихся в зимнем полушарии Харона, когда метан замерзает под свечением Лайман-альфа. Команда ввела измерения в новую атмосферную модель Харона, чтобы показать, что метан распадается на остатки на северном полярном пятне Харона.
«Новые эксперименты нашей группы по динамическому фотолизу установили новые ограничения на вклад межпланетного Лайман-альфа в синтез красного вещества Харона», — сказал Раут. «В нашем эксперименте метан конденсировался в камере сверхвысокого вакуума под воздействием фотонов Лайман-альфа, чтобы с высокой точностью воспроизвести условия на полюсах Харона».
Ученые SwRI также разработали новое компьютерное приложение для моделирования тонкой метановой атмосферы Харона.
«Модель указывает на «взрывные» сезонные пульсации в атмосфере Харона из-за экстремальных изменений условий во время долгого путешествия Плутона вокруг Солнца», — сказал Бен Теолис, ведущий автор статьи в Geophysical Research Letters.
Команда ввела результаты сверхреалистичных экспериментов SwRI в атмосферную модель, чтобы оценить распределение сложных углеводородов, возникающих в результате разложения метана под воздействием ультрафиолетового света. Модель имеет полярные зоны, в основном производящие этан, бесцветный материал, который не придает красноватого оттенка.
«Мы думаем, что ионизирующее излучение солнечного ветра разлагает приготовленный Лайман-альфа полярный иней, чтобы синтезировать все более сложные, более красные материалы, ответственные за уникальное альбедо на этой загадочной луне», — сказал Раут.
«Этан менее летуч, чем метан, и остается замороженным на поверхности Харона еще долго после весеннего восхода солнца. Воздействие солнечного ветра может превратить этан в стойкие красноватые поверхностные отложения, способствующие красной шапке Харона».