Земля і Плутон не мають багато спільного. Земля - це живий, живий світ, тоді як Плутон - холодний, далекий і безжиттєвий. Але одне спільне у них - азот. Атмосфера Землі становить близько 78% азоту, а основний компонент атмосфери Плутона - також азот, хоча точний відсоток незрозумілий.
На Плутоні, де температура поверхні близько 42 Келвіна (-231 Цельсія), більша частина цього азоту заморожена. У новому дослідженні сказано, що заморожений азот Плутона рухає вітри планети і формує її характерні поверхні.
До того, як космічний корабель "Нові горизонти" НАСА прибув до Плутона, ми мало що знали про планету та її поверхневі особливості. Коли космічний корабель прибув у липні 2015 року, ми всі були здивовані, виявивши, що Плутон був набагато активнішим місцем, ніж ми думали. Також ми вперше побачили Томбо Регіо, великий, злегка кольоровий регіон на поверхні планети.
Томбо Регіо - це дуже дивне місце для людських очей. Він має дві великі часточки, які роблять його схожим на серце, а астрономи іноді називають його «Серцем Плутона». Західна доля називається Sputnik Planitia, і вона має 6200 метрів високих гір (Tenzing Montes, раніше Norgay Montes), зроблених з водного льоду, і величезна рівнина, вкрита азотним льодом.
У новому документі говориться, що величезне родовище азоту в Sputnik Planitia рухає вітри Плутона і формує поверхню планети. Документ має назву "Серце, що б'є Плутон, регулює циркуляцію атмосфери: результат високої роздільної здатності та багаторічних чисельних моделей клімату". Він опублікований у Журналі геофізичних досліджень. Головний автор - Тангуй Бертран, астрофізик і планетарний науковий співробітник НАСА в дослідницькому центрі Еймса.
"Плутон для всіх має таємницю".
Тангуй Бертран, головний автор науково-дослідного центру Еймса
Більшість тонкої атмосфери Плутона є азотом, а також є невеликі кількості вуглекислого газу та метану. Велика кількість замерзлого азоту сидить у Sputnik Planitia, а протягом дня температура піднімається достатньо, щоб сублімувати її, перетворюючи її на пару. Вночі процес обертається, і азот знову замерзає, падаючи на поверхню. Кожен раз, коли цикл повторюється, він діє як насос, або "серцебиття", перекачуючи вітри азоту навколо планети.
Цей вітер тече в зворотному напрямку обертання планети, і це може бути причиною незвичних особливостей поверхні на планеті. Коли тонкий, багатий на азот вітер дме по поверхні, він транспортує тепло, зерна льоду та частинки імли, щоб створити смуги та рівнини вітрів через північні та північно-західні райони.
"Це підкреслює той факт, що атмосфера і вітри Плутона - навіть якщо щільність атмосфери дуже низька - можуть впливати на поверхню", - сказав Тангуй Бертран, астрофізик і науковець з питань планети в дослідницькому центрі НАСА Еймс в Каліфорнії та провідний автор дослідження.
Район Sputnik Planitia, або ліва частка серця Плутона, є нижчою висотою, ніж решта планети, і в ній зберігається більша частина азоту. Sputnik Planitia - крижаний покрив на 1000 кілометрів (620 миль), розташований у глибокому басейні 3 км (1,9 милі). Права доля - це переважно гірські та азотисті льодовики.
"Перед" New Horizons "всі думали, що Плутон буде сіткою - повністю плоскою, майже ніякої різноманітності", - заявив Бертран у прес-релізі. "Але це зовсім інакше. У ньому багато різних ландшафтів, і ми намагаємось зрозуміти, що там відбувається ".
Описати атмосферу Плутона як тонку, це заниження. Він приблизно в 100 000 разів тонший від Земного. То як вітер в атмосфері, яка тонко формує пейзаж?
Команда Бертрана взяла дані з прольоту Плутона "Нові горизонти", а потім створила модель прогнозу погоди для моделювання азотних вітрів.
Команда виявила, що вітер, що перевищує 4 км, дме на захід, що знаходиться в протилежному напрямку від повороту Плутона. Коли замерзлий азот у Томбо Регіо сублімується у пари на півночі, то на півдні знову стає льодом, цей рух викликає вітри на захід. Ця ситуація, ймовірно, унікальна в нашій Сонячній системі, за винятком Тритона, Місяця Нептуна.
Дослідники знайшли й інший вітровий струм. Це сильний, швидко рухається вітер близько до поверхні. Він дме по західному краю басейну Sputnik Planitia. На Землі є подібні візерунки вітру, які слідують контурам ландшафту.
Згідно з дослідженням, вітер приводить конденсацію парів азоту назад у лід. Високі скелі Sputnik Planitia захоплюють холодне повітря всередині басейну. Коли він циркулює там, він стає сильнішим.
Якщо серцевий ритм Плутона рухає ці вітри, вони можуть пояснити смуги вітру та темні рівнини на захід від Sputnik Planitia. Якщо вітри доставляють достатньо тепла для нагрівання поверхні, це може спричинити прожилки та рівнину. Або він може осаджувати частинки серпанку, які можуть потемніти і розмити лід. І якби вітер дув у зворотному напрямку - тобто в тому ж напрямку, що і плутон, - пейзажі можуть бути дуже різними.
"Планіція Sputnik може бути такою ж важливою для клімату Плутона, як океан для клімату Землі", - сказав Бертран. "Якщо ви видалите Sputnik Planitia - якщо ви видалите серце Плутона - у вас не буде однакового обігу", - додав він.
Найвідоміша особливість на Плутоні - це, мабуть, лопатева місцевість. Лопатевий рельєф - це поля з нерівними розмірами земляних хмарочосів, створені здебільшого метанового льоду. Вони знайдені на великій висоті поблизу екватора. Чи можуть вони бути артефактом биття азотом серця Плутона?
У своїй роботі дослідники стверджують, що «… у періоди екваторіального накопичення льоду CH4 (метану), ретро-обертання та впорскування холодного повітря, багатого N2, із Sputnik Planitia може транспортувати та виштовхувати газоподібний CH4 на захід, так що це сприяє скупчення льоду CH4 на найзахідніших довготах (тобто на схід від Sputnik Planitia), що призводить до утворення там кровоточеної місцевості. "
Вони також кажуть, що "... хребти (" лопаті ") відкладів рельєфної місцевості демонструють домінуючу орієнтацію N-S, яка також може частково походити від цього особливого режиму циркуляції атмосфери".
На сьогоднішній день здається невизначеним, чи могли ці азотні вітри спричинити заточену місцевість. Але команда має намір спробувати це з’ясувати. "В майбутньому ми плануємо далі вивчити ці ідеї та дослідити процеси, що ведуть до цих поздовжніх асиметрій та своєрідних геологічних утворень, використовуючи довгострокові симуляції GCM з високою роздільною здатністю".
На закінчення автори зазначають, що "Наша робота підтверджує, що незважаючи на замерзлу поверхню та похмуру атмосферу, клімат Плутона надзвичайно активний". Набагато активніше, ніж хтось, напевно, думав.
Нові горизонти не змогли вийти на орбіту навколо Плутона. Це важко зробити, і це ніколи не було його місією. NASA розглядає орбіту Плутона в майбутньому, але тим часом все, що ми дізналися про крижану карликову планету, ми дізналися з одного прольоту. Незважаючи на це, ми навчилися достатньо заінтригувати і хотіти дізнатися більше про цей захоплюючий таємничий світ.
"У Плутона є таємниця для всіх", - сказав Бертран.
Більше:
- Прес-реліз: ПЛЮТЕ МАЙЧЕ СЕРЦЕ ЗАПАЛУЄ ВІНКИ ВДАРО
- Дослідницька робота: Серце, що б'ється Плутон, регулює циркуляцію атмосфери 2: результат високої роздільної здатності та 3 багаторічні чисельні моделювання клімату
- Космічний журнал: НАСА зараз розглядає місію орбітантів Плутона
