Ученые раскрыли тайну динамики азотного льда на Плутоне

Процесс формирования ландшафта на карликовой планете Плутон, раскрыли ученые в исследовании, опубликованном 15 декабря в журнале Nature.

Группа международных исследователей показала, как сформировались огромные ледяные образования в одном из крупнейших кратеров Плутона под названием Sputnik Planita. Sputnik Planitia — это ударный кратер, состоящий из яркой равнины, немного больше Франции, и заполненной азотным льдом.

Для нового исследования ученые использовали сложные методы моделирования, чтобы показать, что эти ледяные формы, многоугольной формы, образуются в результате сублимации льда — явления, при котором твердый лед способен превращаться в газ, не переходя в жидкое состояние.

Исследовательская группа показала, что эта сублимация азотного льда усиливает конвекцию в ледяном слое Sputnik Planitia, охлаждая его поверхность.

«Когда космический зонд New Horizon совершил единственный на сегодняшний день облет Плутона в 2015 году, собранных данных было достаточно, чтобы кардинально изменить наше понимание этого отдаленного мира», — сказал доктор Морисон из Университета Эксетера.

В частности, это показало, что Плутон все еще геологически активен, несмотря на то, что находится далеко от Солнца и имеет ограниченные внутренние источники энергии. Это также относится к Sputnik Planitia, где условия на поверхности позволяют газообразному азоту в атмосфере сосуществовать с твердым азотом.

«Мы знаем, что поверхность льда обладает замечательными полигональными особенностями, образованными тепловой конвекцией в азотном льду, постоянно организующей и обновляющей поверхность льда. Однако оставались вопросы о том, как именно мог произойти этот процесс», — отметил Морисон.

В новом исследовании ученые провели серию численных симуляций, которые показали, что охлаждение от сублимации способно усиливать конвекцию таким образом, чтобы это соответствовало многочисленным данным, поступающим из New Horizons, включая размер полигонов, амплитуду рельефа и скорости поверхности.

Это также согласуется с временными рамками, в которых климатические модели предсказывают сублимацию Sputnik Planitia, начиная примерно с 1-2 миллионов лет назад. Это показало, что динамика этого слоя азотного льда повторяет динамику, обнаруженную в океанах Земли, и определяется климатом.

Такая динамика твердого слоя, обусловленная климатом, может также наблюдаться на поверхности других планетарных тел, таких как Тритон (одна из лун Нептуна) или Эрида и Макемаке (из пояса Койпера).