Жидкий азот на Плутоне: что увидел зонд New Horizons?
Ледник Спутник-Плантития на Плутоне простирается на площадь, которая больше Техаса и Оклахомы вместе взятых. Под его северной окраиной, как показал новый анализ снимков зонда NASA New Horizons, может скрываться жидкий азот. Он способен подниматься из глубин и пропитывать ледяную поверхность, оставляя тёмные полосы. Это первое доказательство того, что жидкость текла по карликовой планете в относительно недавнее время. Результаты опубликованы в рецензируемом Planetary Science Journal.
Сердце Плутона: ледяной гигант
Спутник-Плантития — это не просто ледник, а целая равнина из азотного льда, простирающаяся на тысячи километров. Снимки, сделанные в 2015 и 2016 годах, показали: в её северной части видны ячейки конвекции размером с крупный город, разделённые тонкими тёмными линиями. Рядом с ними встречаются более широкие диффузные пятна.
Эти детали давно интриговали учёных. На земных ледниках похожие полосы возникают там, где талая вода смачивает лёд или выступает из-под него. Но на Плутоне условия совсем иные. Жидкий азот не может выпадать здесь дождём — температура и атмосферное давление слишком низки. Тем не менее узоры на севере Спутник-Плантитии удивительно точно повторяют «мокрые» следы, которые встречаются на ледниках Гренландии и других холодных регионах Земли.
Возраст этого ледника, по оценкам моделирования, составляет менее миллиона лет. Это означает, что все наблюдаемые структуры сформировались уже после обновления поверхности. Плутон хранит множество ландшафтов, которых нет больше нигде в Солнечной системе, и их изучение помогает понять, как ведут себя материалы в условиях, которые на Земле трудно воспроизвести.
Подсказка с гренландского щита
Чтобы проверить сходство, команда под руководством доктора Алана Стерна, главного исследователя миссии New Horizons, сравнила снимки Плутона с изображениями, полученными спутником NASA Landsat 9 над ледяными шапками Земли. На Гренландии узкие тёмные полосы появляются там, где жидкая вода присутствует на поверхности льда и снега. Аналогичные полосы видны и на Спутник-Плантитии.
По мнению авторов, подповерхностный азот может подниматься вверх по трещинам и пропитывать ледяную корку. «Поверхность Спутник-Плантитии довольно молода, и все эти структуры должны были образоваться уже после её обновления, — говорит доктор Келси Сингер, одна из соавторов работы. — Это уникальный регион, позволяющий исследовать процессы, которые на Земле невозможно воспроизвести в лаборатории».
Ранее появлялись гипотезы, что жидкость на Плутоне существовала в далёком прошлом. Новые данные идут дальше: они допускают, что жидкий азот может присутствовать под Спутник-Плантитией и в наши дни — либо появился там совсем недавно.
«Плутон никогда не перестаёт удивлять нас, и этот результат — лишнее тому подтверждение. Помимо намёков на недавнюю активность жидкости на поверхности, он указывает на новый тип переменных образований на карликовой планете».
Как жидкий азот добирается до поверхности
Компьютерные симуляции, проведённые доктором Орканом Умурханом из SETI Institute, предложили механизм, объясняющий это явление. Лёд на дне Спутник-Плантитии, глубина которого достигает нескольких километров, может плавиться под давлением. Образовавшаяся жидкость пробирается по узким каналам к поверхности — примерно так же движется магма в вулканических трубках или вода в жерлах гейзеров.
Расчёты показывают, что, оказавшись наверху, жидкий азот способен сохранять жидкое состояние достаточно долго, чтобы стекать по склону и смачивать окружающий азотный лёд. Именно эти влажные участки, по мнению исследователей, создают тёмные пятна, зафиксированные камерами New Horizons.
«Великое значение этих результатов и та интригующая картина, которую они рисуют, — это мощная мотивация для дальнейшего изучения физики твёрдого азота при сверхнизких температурах, — поясняет Умурхан. — Особенно важно исследовать процессы, происходящие в твёрдом азоте под действием напряжений и деформаций, которые могут вызывать его плавление. Эти механизмы ещё никогда детально не изучались в лаборатории».
Не только Плутон
Пока что подобных следов «жидких» процессов не обнаружено в других районах карликовой планеты. Но более половины её поверхности всё ещё не снято с высоким разрешением. Поэтому нельзя исключать, что похожие явления происходят где-то ещё.
Похожий механизм — плавление на глубине и подъём жидкости — может объяснять активность и на других телах Солнечной системы. Например, на Тритоне, крупнейшем спутнике Нептуна, аппарат Voyager 2 наблюдал гейзеры, выбрасывающие струи с поверхности. Возможно, их природа сходна с тем, что моделируют учёные для Спутник-Плантитии.
Авторы исследования отмечают, что для окончательных выводов нужны новые снимки Плутона и других объектов пояса Койпера с высоким разрешением. Как именно выглядят «мокрые» участки на ледяной поверхности, как долго они сохраняются и какие физические процессы управляют ими — эти вопросы остаются открытыми.
Если жидкий азот на Плутоне действительно существует, то представление о карликовых планетах как о статичных, замёрзших мирах придётся пересматривать. И, возможно, следующая миссия к окраинам Солнечной системы обнаружит не безмолвную ледяную пустыню, а мир, где под коркой из замерзшего газа скрываются активные, движущиеся потоки. Нужно ли пересматривать модели внутреннего строения других объектов пояса Койпера? Ответ может дать только детальная съёмка. Оригинальное исследование опубликовано в Planetary Science Journal, и за его деталями следят планетологи по всему миру.
