Гигантский объект врезался в Плутон
С тех пор, как в 2015 году космический зонд New Horizons обнаружил на Плутоне обширную область в форме сердца, она стала самой известной из особенностей поверхности карликовой планеты. Названный в честь первооткрывателя Плутона Клайда Томбо, он простирается более чем на 1500 километров.
Ученые изучали «сердце» Плутона и сосредоточили свои исследования на конкретном регионе – Sputnik Planitia. Миллиарды лет назад этот ударный бассейн образовался после удара массивного объекта о поверхность карликовой планеты. Эксперты пытались решить вопрос формирования геологических особенностей этого региона, и исследования дали новое понимание.
Планетологи обнаружили, что процессы тепловой конвекции в азотном леднике, которые усиливаются за счет сублимации, действительно способны создавать необычный ячеистый рисунок на поверхности льда, который наблюдается на спутнике Плутона.
По подсчетам ученых, эти процессы происходят на карликовой планете не менее миллиона лет, что согласуется с данными автоматической станции New Horizons.
Сублимация льда на Плутоне
Сублимация льда – один из типичных геологических процессов, ответственных за формирование элементов рельефа поверхности некоторых тел Солнечной системы. В частности, сублимация углекислого льда создала серию впадин в южной полярной шапке Марса.
Считается, что сублимация льда играет важную роль в формировании поверхности Плутона, где могут действовать климатические циклы, связанные с конденсацией и сублимацией азотного льда. Его самые большие запасы сосредоточены в «сердце» карликовой планеты – большом Томбо Реджио, которое в апреле 2015 года наблюдалось автоматической станцией New Horizons во время пролета мимо Плутона.
Полученные аппаратом изображения выявили необычную полигональную поверхность ледника в районе равнины Спутник, природа которой стала предметом интереса ученых.
Ученые изучили формирование “сердца” Плутона
Группа планетологов опубликовала результаты моделирования влияния сублимации на структуру слоя азотного льда (толщиной 5 километров), в котором происходят процессы тепловой конвекции.
Ученые использовали код твердотельной конвекции StagYY и выполнили расчеты для различных значений числа Рэлея и контраста вязкости, допуская для простоты ньютоновскую реологию. Атмосфера рассматривалась как оболочка, задающая однородные граничные условия для слоя льда, равномерная сублимация которого приводила к падению температуры его поверхности.
В моделях учитывался период времени менее ста тысяч лет. Ученых интересовало, в каких случаях на поверхности будет создаваться структура из плоских многоугольников, ограниченных узкими углублениями.
Результаты
Оказалось, что процессы конвекции, вызванные сублимацией льда, действительно способны создавать наблюдаемые полигональные структуры. Для этого требуется либо тепловой поток у основания слоя льда в 0,3 милливатт на квадратный метр, что в 10 раз меньше, чем предполагалось ранее, либо в 30 раз больший контраст вязкости, чем значение, используемое в работе.
Полигональная структура, возникающая в результате реорганизации первичных конвективных неустойчивостей, таких как мелкие шлейфы и нисходящие потоки, может формироваться в течение нескольких десятков или сотен тысяч лет. В случае Sputnik Planitia эти процессы длятся не менее одного миллиона лет, что согласуется с данными наблюдений.
Ученые считают, что процессы, происходящие в азотном леднике Плутона, больше похожи на те, что происходят в океанах Земли, чем на те, которые происходят на ледяных лунах Юпитера или Сатурна.
На других телах Солнечной системы, таких как Тритон, Умбриэль, Эрида или Макемаке, также могут действовать вышеуказанные процессы – для этого необходимо наличие больших запасов льда (N2, ЧТО-ЧТО2, или CH4) с низкой вязкостью.
В нашем Telegram‑канале вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
