Воскресенье, 22.10.2017
Космическая погода на текущий час
Вход в систему не произведен
 Войти /  Регистрация

Секция Совета РАН по космосу

< Неожиданный сюрприз: последний снимок «Розетты»
29.09.2017 22:54 Давность: 22 days
Категория: Плутон
Количество просмотров: 376

О составе поверхности и климатических поясах Плутона



25 сентября 2017 года в журнале Nature Astronomy была опубликована большая обзорная статья, подытоживающая сумму знаний о системе Плутона, полученных во время пролета КА «Новые Горизонты». В числе прочего в статье рассказывается о сложном химическом составе поверхности Плутона и о том, как этот состав связан с климатическими зонами карликовой планеты.


Владислава Ананьева

До пролета КА «Новые Горизонты» наши знания о составе поверхности Плутона были весьма фрагментарными. Спектральные наблюдения показывали, что поверхность Плутона покрыта летучими льдами – замерзшими азотом, метаном, угарным газом и этаном. К удивлению ученых, твердый угарный газ обнаруживался только в одном полушарии карликовой планеты – противоположном направлению на Харон. Это была одна из причин, по которой именно это полушарие было выбрано для пролета «Новых Горизонтов».

При температурах и давлении, царящих на Плутоне, азот, метан и угарный газ являются летучими и могут перемещаться путем сублимации и конденсации. Самое летучее вещество из этих трех – азот, поэтому атмосфера Плутона более чем на 99% состоит из азота. Атмосферное давление на Плутоне сильно меняется вместе со сменой сезонов. На Плутоне азот и метан не образуют чистых льдов, а составляют твердый раствор друг в друге, причем где-то в этом растворе преобладает азот, а где-то метан. Угарный газ также растворен в остальных летучих льдах.

Самой заметной особенностью рельефа на Плутоне является равнина Спутника – обширная (1400х750 км) глубокая депрессия, заполненная замороженными азотом, метаном и угарным газом. Глубина депрессии достигает 3-4 км. Поверхность равнины Спутника плоская, гладкая и яркая. Она практически лишена ударных кратеров, что говорит о ее геологической молодости (менее 10 млн. лет). Ледник явно подвижен – его поверхность разбита на округлые многоугольные области, являющиеся верхушками конвективных ячеек. Моделирование ледника в предположении, что он подогревается снизу распадом радиоактивных элементов в недрах Плутона, предсказывает характерное время обновления поверхности всего ~0.5 млн. лет. С другой стороны, высокое альбедо ледника формирует холодную ловушку – летучие льды конденсируются преимущественно на равнине Спутника, что делает ее существование устойчивым на масштабах в десятки миллионов лет.

Карта химического состава поверхности Плутона. Показано a) содержание метана (доля азота в твердом растворе менее 3%), b) содержание азота (доля метана в растворе менее 5%), c) содержание водяного льда, d) содержание толинов.

За пределами равнины Спутника состав поверхности Плутона отражает уровень инсоляции. Область вдоль экватора освещается солнцем каждые плутонианские сутки, в результате все летучие льды оттуда испарились, обнажив темный красноватый слой толинов. Северная околополярная область непрерывно освещается солнцем с 1987 года, там стоит полярный день. Под действием возросшей инсоляции более летучий азот оттуда испарился, а менее летучий метан остался, и теперь область вокруг северного полюса резко обогащена замерзшим метаном. Также метановый снег покрывает высокогорья Плутона. 

Кора Плутона состоит из водяного льда, но на большей части поверхности водяной лед скрыт летучими льдами. Признаки наличия водяного льда видны в низких и средних широтах – там, откуда летучие льды испарились. Горы из водяного льда окаймляют равнину Спутника с запада, но и там его доля не превышает 40%. Форма, состав и расположение этих гор создают впечатление, что они представляют собой блоки ледяной коры, всплывшие в более плотном и пластичном азотном льду.

Смена сезонов на Плутоне происходит достаточно сложным образом. Благодаря заметному эксцентриситету орбиты расстояние между Плутоном и Солнцем меняется от 29 а.е. до 39 а.е., а инсоляция – в 2.6 раз между перигелием и афелием. Наклонение оси вращения Плутона к плоскости его орбиты достигает 120°, причем оно совершает колебания с амплитудой 23° и периодом около 3 млн. лет. 

С учетом всего этого характер освещенности поверхности Плутона в зависимости от широты выглядит так. Область вдоль экватора в пределах ±13° широты каждый плутонианский день освещается солнцем. Области выше ±38° широты периодически погружаются в полярную ночь (и, через пол оборота вокруг Солнца – в полярный день). Наконец, околополярные области выше ±77° широты никогда не видят солнца прямо над головой. Эти климатические зоны коррелируют с составом и альбедо поверхности Плутона.

Климатические зоны и карта Плутона.

Долгота перигелия Плутона также постепенно смещается, делая один оборот за 3.7 млн. лет. Это приводит то к сглаживанию, то к высокой контрастности сезонов. В последний раз пик этой контрастности случился 0.9 млн. лет назад, тогда подсолнечная точка в перигелии располагалась в высоких северных широтах, вызывая там короткое, но «жаркое» (относительно, конечно) полярное лето. Это, в свою очередь, приводило к увеличению атмосферного давления вплоть до сотен миллибар(!). Возможно, именно этим объясняются следы течения жидкости по поверхности Плутона и озероподобные образования недалеко от края равнины Спутника.

Источник: https://www.nature.com/articles/s41550-017-0257-3


Комментарии

Комментарии

Вход в систему

Введите имя пользователя и пароль для входа в систему:
Вход в систему

Забыли пароль?

Мазеры космические

Слово «мазеры» произошло от начальных букв английских слов Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation - усиление микроволнового излучения в результате вынужденного излучения... [далее]

Rambler's Top100