Сердце плутона может разбить надежды ученых.
Благодаря климатической модели французские ученые выяснили, как образовались ледники на так называемом «сердце Плутона». Исследование было опубликовано в журнале Nature.
Плутон – карликовая планета в Солнечной системе. По сравнению с орбитами других планет орбита Плутона имеет больший эксцентриситет (то есть она немного «растянута») и наклонена к плоскости эклиптики. Благодаря такой орбите карликовая планета иногда пересекает орбиту Нептуна и становится ближе к Солнцу, чем Нептун. Максимальное расстояние, на которое Плутон приближается к Солнцу – 4,4 млрд км. Один оборот карликовой планеты вокруг Солнца занимает 248 земных лет.
В июле 2015 года мир увидел самое качественное на сегодняшний день изображение Плутона, сделанное с помощью инструмента LORRI (Long Range Reconnaissance Imager), когда станция New Horizons находилась на расстоянии 768 тыс.км от поверхности карликовой планеты.
Однако наибольший интерес у исследователей вызвало так называемое «сердце Плутона» (иначе – область Томбо, в честь открывшего планету Клайда Томбо) – область на планете шириной около 1600 км, очертания которой напоминают сердце. Область разделена на два геологически обособленных участка – западный и восточный.
На данный момент известно, что в этой области находится ледяная Равнина Спутника , названная в честь первого искусственного спутника Земли. Глубина равнины – четыре километра, длина составляет около тысячи километров, ширина – порядка восьмисот. На Равнине Спутника находится массивный ледник, состоящий в основном из замерзшего азота, окиси углерода и метана.
Ранее считалось, что область формирования ледника была связана с недрами области Томбо. Согласно другой гипотезе, причиной возникновения ледника стали впадины, в которых собирались летучие вещества со всей поверхности планеты. Однако тонкие отложения замерзшего азота были найдены не только в районе Равнины Спутника, но и в среднесеверных широтах планеты. Также было обнаружено, что, за исключением более темных экваториальных необледеневших регионов, большую часть планеты покрывает лед из метана.
Чтобы понять, как образовался ледник на Равнине Спутника, французские ученые из Университета Пьера и Марии Кюри Танги Бертран и Франсуа Форже смоделировали химические процессы, которые происходили в ледяных отложениях на Плутоне на протяжении 50 тыс. земных лет. Также специалисты изучили количество газов в атмосфере планеты, климатические изменения и исследовали топографические данные с помощью изображений, полученных благодаря космическому зонду New Horizons и телескопу Hubble.
На начальном этапе симуляции ученые полностью «покрыли» модель Плутона равным количеством каждого типа льда. Далее планете «позволили» изменяться на протяжении 50 тысяч земных лет. Появление льда, происходившее каждый год, зависело от ряда ключевых параметров: топографии, альбедо (коэффициент отражения какой-либо поверхности) и излучательной способности льда, общего объема его запасов, а также теплопроводности приповерхностных и глубоко залегающих горизонтов, от которой зависит суточная и сезонная тепловая инерция (способность сопротивляться изменению температуры за определённое время).
Также результаты моделирования выявили, что поверхность средних и высоких широт Плутона в зависимости от сезона покрывает замерзший метан и, в некоторых случаях, азот. Это объясняет, почему в северной полярной области планеты находятся светлые участки.
Ученые выяснили, что геологическая активность в районе Равнины Спутника не прекращается, и важную роль в ней играет именно сезонная тепловая инерция. Из-за высокой тепловой инерции на равнине формируются толстые слои азотного ледника, а приповерхностное давление за время наблюдений с 1988 год по 2015 увеличилось втрое. Это можно объяснить тем, что в рассматриваемый период ближайшая к Солнцу точка планеты, где лучи Солнца падают точно перпендикулярно поверхности Плутона, располагалась на широтах равнины Спутника, а инсоляция ледяного азота – облучение солнечным светом, – была практически максимальной.
Согласно результатам моделирования, ледяной азот оказался «захвачен» Равниной Спутника, когда своих наивысших значений достигли тепловая инерция, альбедо и излучательная способность. В течение холодной части плутонианского года из-за снижения тепловой инерции температура на поверхности планеты падала до точки конденсации азота, поэтому там и скапливался лед. Ученые пришли к выводу, что чем ниже уровень тепловой инерции, альбедо и излучательной способности льда, тем более подвижным становится лед. Это приводит к более длительным и масштабным сезонным заморозкам.
Также выяснилось, что замерзший азот не образует постоянный ледяной «пояс». Дело в том, что впадины на равнине способствуют более высокому поверхностному давлению, и, таким образом, влияют на более высокую температуру конденсации, вследствие чего лед скапливается именно в них. Такое явление можно наблюдать и на Марсе, где замерзший углекислый газ обычно формируется в низинах, таких, например, как равнина Эллада. На этой равнине, достаточно глубокой низменности, также встречаются разные формы рельефа, а толщина атмосферы над ней существенно больше, чем над соседними областями.
Атмосферное давление в её нижней точке - 1240 Па или 12,4 миллибара, что вдвое выше, чем в среднем по поверхности планеты. Зимой на Марсе эта равнина покрывается ледяной коркой и видна с Земли как большое светлое пятно. Считается, что поскольку давление на дне равнины Эллада выше давления, соответствующего тройной точке воды (определенных значениях температуры и давления, при которых вода существует в трех видах: твердом, жидком и газообразном), там возможно существование жидкой воды.
Согласно результатам моделирования, после 2015 года среднее давление снизилось, так как инсоляция на равнине сократилась. Это произошло потому, что сначала подсолнечная точка (точка на теле, принадлежащем Солнечной системе, из которой наблюдатели видели бы Солнце в зените) находилась на более высоких широтах, а позже – из-за того, что Плутон ушел дальше от Солнца. При таких условиях, а также умеренной и высокой уровнях тепловой инерции окись углерода накапливается вместе с ледяным азотом именно на равнине Спутника, что также сходится с данными аппарата New Horizons.
Что касается метана, то он, в отличие от азота, менее летуч. Спустя 50 тысяч лет образуется сезонная ледяная корка из метана, которая получается из атмосферного метана в результате взаимодействия процессов сжатия и испарения. Согласно модели, эта корка образуется в обоих полушариях планеты осенью, зимой и весной, однако отсутствует в районе экватора, где льда никогда не бывает. На равнине Спутника метан осаждается медленно и с трудом оттуда испаряется.
По мнению специалистов, в действительности замерзший метан, возможно, оттаивает, – например, когда изменяется перигелий или угол наклона орбиты Плутона. Ученые предполагают, что постоянные отложения метана образуются локально, вследствие процессов, которые не были включены в модель исследования, например, вследствие ослабленной инсоляции на местных склонах или адиабатического охлаждения, которое вызывает выпадение метановых осадков в горах.
Оказалось, что и рельеф влияет на образование ледника: глубокие впадины интенсифицируют образование льда. При этом сезонная ледяная корка обусловлена климатическими циклами планеты. Согласно результатам, в течение последующих десяти лет большая ее часть в средних и высоких широтах планеты исчезнет. Как отмечают авторы исследования, спрогнозированное ими снижение давления и количества метана в атмосфере в будущем можно будет отследить с помощью телескопов.
В регионе Томбо, также известном как «сердце Плутона», находится равнина Спутник
Равнина Спутник появилась благодаря сочетанию атмосферных процессов на Плутоне с его топографическими особенностями, сообщают ученые в статье, опубликованной в журнале Nature
. Кроме того, исследователи считают, что залежи метановых льдов в средних и высоких широтах северного полушария карликовой планеты должны исчезнуть в ближайшее десятилетие.
В прошлом году зонд New Horizons обнаружил на Плутоне необычную деталь рельефа. Его камера сделала снимки плато, которое было значительно светлее, чем окружавшая его территория. Область, расположенная в «сердце Плутона», получила название «равнина Спутник». Исследования показали, что она покрыта льдом, состоящим из смеси азота, метана и монооксида углерода, и образовалась в течение последних 100 миллионов лет. Равнина имеет сложную структуру - ее поверхность поделена на «ячейки» шириной от 20 до 30 километров, которые в результате конвекции. На ней также были обнаружены дрейфующие по замерзшему азоту ледяные холмы, которые являются осколками возвышенностей, находящихся по краям «сердца Плутона».
Ученые до сих пор не знали, что именно привело к образованию равнины Спутник. Чтобы это выяснить, они создали компьютерную симуляцию распределения вещества на поверхности Плутона за последние 50 тысяч лет (в течение этого времени он совершил бы 200 оборотов вокруг Солнца). Исследователи исходили из предположения, что карликовая планета была целиком покрыта небольшим слоем льда, а в ее атмосфере в газообразном виде присутствовали азот, метан и монооксид углерода. При создании модели авторы работы учли множество параметров, таких как наклон оси вращения планетоида, сезонная тепловая инерция и альбедо.
Симуляция показала, что если бы поверхность Плутона была гладкой, то он должен был бы иметь либо постоянную полосу азотного льда на экваторе, либо сезонные снежные шапки на полюсах. Такие результаты не соответствовали данным наблюдений. Тогда исследователи добавили реалистичный рельеф, поместив на карликовую планету три крупных кратера, один из которых предположительно находится под равниной Спутник и имеет глубину четыре километра. В таком случае благодаря высокому давлению, и, как следствие, более высокой температуре конденсации, в низинах начинал скапливаться азот, большая часть метана и оксид углерода.
Распределение льда на поверхности Плутона. Изначально карликовая планета была покрыта льдами из азота, метана и окиси углерода. Со временем на планете начинает преобладать лед, состоящий только из метана, а к 2030 году весь лед концентрируется только в области равнины Спутник.
Tanguy Bertrand and François Forget / Nature, 2016
Из компьютерной модели также следует, что по мере удаления Плутона от Солнца среднее давление на карликовой планете будет падать. По мнению авторов работы, это приведет к тому, что метановый лед в северном полушарии планетоида исчезнет к 2030 году. Если наблюдения подтвердят эту гипотезу, то модель авторов можно будет считать достоверной.
Космический аппарат New Horizons, передавший фотографии равнины Спутник, был запущен в 2006 году аэрокосмическим агентством NASA. Его миссия состоит в исследовании формирования системы Плутона и Харона, а также других спутников и объектов пояса Койпера. Максимальное сближение зонда с Плутоном произошло в июле 2015 года; сейчас New Horizons находится на расстоянии 3,5 астрономических единицы от карликовой планеты и движется по направлению к астероиду 2014 MU 69 .
Вплоть до прошлого года не существовало качественных фотографий Плутона - карликовой планеты изо льда и камня расположенный в поясе Койпера. До 1992 года он считался девятой планетой в Солнечной системе, но после того, как были обнаружены несколько подобных объектов, Плутон был классифицирован как карликовая планета и крупнейший объект в поясе Койпера. В этом обзоре интересные фотографии и факты об этой планете.
Поскольку Плутон был самой удаленной от Земли планетой (он находится на расстоянии от 4,3 до 7,5 млрд км от Земли, в зависимости от текущей позиции на орбите), он остается одним из наименее изученных и понятных объектов в Солнечной системе. В июле 2015 года New Horizons («Новые горизонты») стал первым космическим аппаратом, который пролетел мимо Плутона, сделав за это время массу уникальных снимков.
1. Плутон в высоком разрешении
Одно из последних изображений Плутона с высоким разрешением. Фото было сделано космическим аппаратом НАСА New Horizons.
2. Закат 14.06.2015
Всего через 15 минут после того, как аппарат максимально приблизился к Плутону 14 июля 2015 года, камеры космического корабля «оглянулись» назад на Солнце. При этом удалось сделать уникальные кадры заката над ледяными горами и плоскими ледяными равнинами, простирающимися до горизонта Плутона.
3. Формы рельефа
Этот снимок иллюстрирует невероятное разнообразие геологических форм рельефа на поверхности карликовой планеты.
4. Атмосфера карликовой планеты
Светящаяся на фоне Солнца атмосфера Плутона, окружающая карликовую планету. На этом снимке, полученном с помощью космического аппарата New Horizons 15 июля, атмосфера выглядит как настоящее гало.
5. Тени холмов
Заходящее солнце освещает туман или приповерхностную дымку. При этом на дымке видны параллельные тени многих местных холмов и небольших гор.
6. Харон
Одно из наиболее четких и детальных изображений Харона - самого большого спутника Плутона.
7. Плутон и Харон
Плутон и его спутник Харон. Фото сделано New Horizons в цвете и с самым высоким возможным разрешением.
8. Ледяной горный хребет
New Horizons обнаружила новый, по-видимому, менее возвышенный горный хребет на нижнем левом краю самой известной «фишки» Плутона – ледяных гор.
9. Никта и Гидра
В то время как самый большой спутник Плутона, Харон довольно известен среди любителей астрономии, обычно вниманием обделяют меньшие и менее известные спутники карликовой планеты. Космический аппарат New Horizons снял 2 этих спутника – Никту и Гидру.
10. Двойная система
Новое фото Плутона и Харона. Карликовую планету и ее спутник иногда даже считали двойной системой, поскольку барицентр их орбит не находится ни на одном из этих космических тел.
11. «Сердце» планеты
Яркое, загадочное «сердце» Плутона в сильном приближении. New Horizons сделал этот снимок 12 июля с расстояния 2,5 миллиона километров.
12. Окись углерода и кристаллического азота
В западной половине планеты было обнаружено то, что ученые неофициально назвали «Сердцем Плутона» из-за сходства этой светлой области с формой сердца. New Horizons показал, что это светлое пятно состоит из замороженной окиси углерода и кристаллического азота.
13. Дымка в атмосфере
Яркая дымка в атмосфере Плутона производит мягкий полусумрак, который освещает поверхность до восхода и после захода солнца.
14. Спутник Никта
Снимок маленького спутника Плутона Никты крупным планом. Размер Никты составляет всего 54 × 41 × 36 километров.
15. Спутник Гидра
Гидра, внешний спутник Плутона была обнаружена в 2005 году. Размеры спутника, покрытого льдом, составляет 43 × 33 км.
И в продолжение космической темы мы собрали .
Согласно заявлениям представителей NASA Плутон обладает подповерхностным океаном, что во-первых может указывать на то, что и другие карликовые планеты способны скрывать жидкие океаны, а во-вторых заставляет задуматься о возможности существования в этой океанической среде жизни.
По мнению Уильяма Маккиннона, профессора планетарных наук в Университете Вашингтона в Сент-Луисе и соавтора по двум из четырех новых исследований о Плутоне, сердцевидная область поверхности Плутона скрывает под собой океан из аммиака. Это говорит о том, что существование в данной среде каких-либо форм жизни вряд ли возможно.
Именно присутствие этой едкой, бесцветной жидкости, по его мнению, помогает объяснить не только ориентацию Плутона в пространстве, но и сохранение массивной, ледяной шапки океана, которую другие исследователи называют «мокрая», но Маккиннон предпочитает определять ее, как «густая».
Используя компьютерные модели, наряду с топографическими и композиционными данными, полученными с космического аппарата «Новые горизонты» в июле 2015 года после облета Плутона, Маккиннон сделал полноценный анализ океана под поверхностью области Sputnik Planitia’s. Это позволило ему написать невероятно интересную статью о гравитации и ориентации Плутона и первостепенной роли в этом подледного океана. Анализ показал, что подповерхностный океан имеет ширину около 1000 км и глубину более 80 км. Исследования были опубликованы в журнале Nature.
нравится(3 ) не нравится(0 )
Под «сердцем» Плутона (Tombaugh Regio — огромная ледяная область характерной формы) скрывается вязкий жидкий океан – сообщает американское космическое агентство NASA , ссылаясь на данные космического аппарата New Horizons. Данные об этом были опубликованы в статье журнала Nature.
Ученые считают, что наличие подповерхностного океана может разрешить давнюю загадку: почему на протяжении многих десятилетий район Tombaugh Regio, эта яркая область Плутона, находится в заблокированном положении почти точно напротив самого крупного спутника карликовой планеты — Харона.
По мнению исследователей, глубокий океан может служить в качестве своего рода «гравитационной аномалии», которая и является этим канатом связывающим Плутон с его спутником. За миллионы лет планета развернулась, совместив свой подповерхностный океан и сердцевидную область над ним почти точно напротив линии, соединяющей Плутон и Харон.
«Плутон оказался сложен для изучения», — сообщил со-исследователь Ричард Бинзел, профессор земных, атмосферных и планетарных наук в Массачусетском технологическом институте. «Раньше были только предположения, что можно обнаружить приповерхностный слой воды где-то на Плутоне. Подтвердить эту информацию удалось благодаря облету Плутона и анализу данных, благодаря этому мы получили убедительные аргументы в пользу существования подповерхностного океана. Плутон продолжает нас удивлять».
нравится(9 ) не нравится(0 )
Долгое время ученые задавались вопросом о происхождении большой заледеневшей равнины в форме сердца, которая была обнаружена на Плутоне в 2015 году космическим аппаратом New Horizons. Два исследователя из лаборатории метрологии (CNRS/Ecole Polytechnique/UPMC/ENS) в Париже смогли приблизится как никогда близко к разгадке этого феномена.
Новая модель ученых показала, что своеобразная инсоляция атмосферы Плутона создает конденсации азота вблизи экватора, в нижних областях атмосферы. Коме того, модель объясняет по какой причине на поверхности и в атмосфере наблюдается обилие других видов летучих веществ, наблюдаемых на Плутоне. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature от 19 сентября 2016 года.
Плутон является раем для гляциологов. Среди типов льдов, покрывающих его поверхность, азот является наиболее нестабильным: когда он возгоняется (при -235 ° C), то образует тонкую атмосферу в равновесии с резервуаром льда на поверхности. Одним из самых неожиданных наблюдений New Horizons, который пролетал мимо Плутона в июле 2015 года, явилось то, что этот резервуар твердого азота оказался чрезвычайно массивным, и основная его часть сосредоточена на так называемом «Плато Спутник». Метан также можно наблюдать и во всем северном полушарии карликовой планеты, за исключением, экватора, но льды окиси углерода в небольших количествах были обнаружен только в пределах «Плато Спутник».
До сих пор, вопрос распределения льдов на Плутоне оставался невыясненным. Чтобы лучше понять физические процессы, происходящие на Плутоне, исследователи разработали численную тепловую модель поверхности карликовой планеты, способную имитировать циклы азота, метана и окиси углерода на протяжении тысяч лет. После чего, они сравнили полученные результаты с наблюдениями, сделанными космическим аппаратом New Horizons.
Моделирование показало, что льды азота неизбежно накапливается на плато, тем самым образуя постоянный резервуар азота, как это было отмечено New Horizons. Численное моделирование также описывает циклы окиси углерода и метана. Из-за своей волатильности, аналогичной азоту, окись углерода полностью поглощается азотом на этой равнине, что опять же соответствует измерениям New Horizons. Что касается метана, его низкая летучесть при температурах, преобладающих на Плутоне позволяет ему существовать и в других местах, не только на «Плато Спутник». Модель показывает, что чистые льды метана сезонно охватывают оба полушария.
Хотя официально название ей пока не присвоено.
Область была выявлена на первых детальных фотографиях Плутона 15 июля 2015 года , посланных межпланетной станцией «Новые горизонты ». Регион неофициально называется область Томбо или регион Томбо (лат. Tombaugh Regio ) в честь астронома Клайда Томбо , открывшего Плутон.
На детальных фотографиях Плутона видно, что половины «сердца» не идентичны, левая доля, на которой находится равнина Спутника , ярче . Считается, что левая доля представляет собой кратер, заполненный кристаллическим азотом . Возможно также, что уровень светлой области выше .
Так на территории области были обнаружены две горные гряды. Высота первой, расположенной рядом с нижней частью «сердца» и получившей неофициальное название Горы Норгея - до 3500 метров . Высота второй, неофициально названной Горы Хиллари и располагающейся недалеко от юго-западной окраины этой области между ледяными равнинами (плато Спутника) и тёмными участками (местностью отмеченной ударными кратерами) - до 1500 метров .
См. также
Напишите отзыв о статье "Сердце Плутона"
Примечания
Ссылки
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
Отрывок, характеризующий Сердце Плутона
А между тем стоит только отвернуться от изучения рапортов и генеральных планов, а вникнуть в движение тех сотен тысяч людей, принимавших прямое, непосредственное участие в событии, и все, казавшиеся прежде неразрешимыми, вопросы вдруг с необыкновенной легкостью и простотой получают несомненное разрешение.Цель отрезывания Наполеона с армией никогда не существовала, кроме как в воображении десятка людей. Она не могла существовать, потому что она была бессмысленна, и достижение ее было невозможно.
Цель народа была одна: очистить свою землю от нашествия. Цель эта достигалась, во первых, сама собою, так как французы бежали, и потому следовало только не останавливать это движение. Во вторых, цель эта достигалась действиями народной войны, уничтожавшей французов, и, в третьих, тем, что большая русская армия шла следом за французами, готовая употребить силу в случае остановки движения французов.
Русская армия должна была действовать, как кнут на бегущее животное. И опытный погонщик знал, что самое выгодное держать кнут поднятым, угрожая им, а не по голове стегать бегущее животное.
Когда человек видит умирающее животное, ужас охватывает его: то, что есть он сам, – сущность его, в его глазах очевидно уничтожается – перестает быть. Но когда умирающее есть человек, и человек любимый – ощущаемый, тогда, кроме ужаса перед уничтожением жизни, чувствуется разрыв и духовная рана, которая, так же как и рана физическая, иногда убивает, иногда залечивается, но всегда болит и боится внешнего раздражающего прикосновения.
После смерти князя Андрея Наташа и княжна Марья одинаково чувствовали это. Они, нравственно согнувшись и зажмурившись от грозного, нависшего над ними облака смерти, не смели взглянуть в лицо жизни. Они осторожно берегли свои открытые раны от оскорбительных, болезненных прикосновений. Все: быстро проехавший экипаж по улице, напоминание об обеде, вопрос девушки о платье, которое надо приготовить; еще хуже, слово неискреннего, слабого участия болезненно раздражало рану, казалось оскорблением и нарушало ту необходимую тишину, в которой они обе старались прислушиваться к незамолкшему еще в их воображении страшному, строгому хору, и мешало вглядываться в те таинственные бесконечные дали, которые на мгновение открылись перед ними.
Только вдвоем им было не оскорбительно и не больно. Они мало говорили между собой. Ежели они говорили, то о самых незначительных предметах. И та и другая одинаково избегали упоминания о чем нибудь, имеющем отношение к будущему.
Признавать возможность будущего казалось им оскорблением его памяти. Еще осторожнее они обходили в своих разговорах все то, что могло иметь отношение к умершему. Им казалось, что то, что они пережили и перечувствовали, не могло быть выражено словами. Им казалось, что всякое упоминание словами о подробностях его жизни нарушало величие и святыню совершившегося в их глазах таинства.
