Тэнгай Бертранд (Tanguy Bertrand) из Исследовательского центра Эймса и его коллеги при помощи компьютерного моделирования разобрались, как формируются заснеженные вершины Плутона. За основу взяли Глобальную климатическую модель (GCM) Плутона, разработанную в Политехнической школе в Париже. Эта модель в том числе учитывает испарение льда основных газов с поверхности: азота, метана и монооксида углерода, а также их обратную конденсацию.

Ученые дополнили модель уточненными данными о топографии окрестностей равнины Спутника и о нетающих отложениях метанового льда на стороне Плутона, которая обращена к Харону. Исходной датой начала симуляции выбрали земной 1984 год. К 2015 году вершины и склоны смоделированных гор Пигафетта оказались покрыты слоем льда примерно в 20 микрон, что в целом сходилось с наблюдениями New Horizons. Также обнаружилось, что модель плохо учитывает следующую особенность Плутона: когда поверхность покрывается миллиметровым слоем льда, ее альбедо сильно возрастает, что ведет к охлаждению поверхности и еще более интенсивному накоплению льда. Однако, чтобы накопить такой толстый слой, моделировать придется не десятки, а сотни и тысячи лет, что слишком ресурсоемко. Поэтому авторы просто увеличили прирост альбедо и сделали так, чтобы микронный слой работал как миллиметровый. В этих условиях симуляция показала слой льда в 40 микрон к 2015 году и большее сходство с наблюдениями.

Исследователи проанализировали результаты моделирования и пришли к выводу, что за покрытие вершин льдом ответственен исключительно баланс между испарением и конденсацией метана. Дело в том, что, согласно симуляции, концентрация метана в экваториальных районах Плутона возрастает на высоте около четырех километров над средним радиусом поверхности. Эти районы ночью остывают до 40-42 кельвин, что достаточно для образования тонкого слоя метанового льда. Днем температура повышается до 45-48 кельвин, и этот слой полностью испаряется. Однако, там, где концентрация метана высока, за ночь успевает намерзнуть больше, чем оттаять днем, что и ведет к постепенному накоплению. Ученые предполагают, что за такое распределение метана по высоте ответственны восходящие ветряные потоки на западе равнины Спутника, но этот вопрос необходимо изучить дополнительно.

Источник: N+1

Оригинальная статья: https://www.nature.com/articles/s41467-020-18845-3