Найдутся ли у бывшей планеты следы скрытого океана?

В июле 2015-го космический аппарат New Horizons пролетит в 12 500 км от Плутона, чтобы собрать информацию об экс-планете, её спутниках и кольцах. Тем временем астрономы выясняют, какие черты поверхности этого тела важны более всего. И, похоже, при некоторой доле везения удастся понять, есть ли подо льдами Плутона настоящий водный океан.

Эми Барр (Amy Barr) из Брауновского университета и Джеффри Коллинс (Geoffrey Collins) из Уитонского колледжа (оба — США), проанализировав возможные варианты внутреннего устройства карликовой планеты Плутон, пришли к выводу, что их может быть три.

Планета может быть либо недифференцированной смесью льда и скалистых пород (не самый вероятный вариант), либо слоёным пирогом, где лёд, включающий замёрзшие лёгкие элементы, покрывает скалистое ядро, либо... таким слоёным пирогом, в котором есть мощный слой жидкой воды.


Третий вариант кажется поначалу невозможным. Плутон получает в пару тысяч раз меньше солнечного света на квадратный метр, чем Земля, отчего средняя температура там равна примерно –230 °С. Откуда внутри планеты взяться теплу, которое растопило бы водный лёд и создало бы устойчивый океан? Несколько лет назад учёные проанализировали тепловой баланс в недрах Плутона и решили, что внутренний океан возможен, но только если в ядре планеты в десятки раз больше радиоактивного калия, чем на Земле. В теории это возможно, поскольку на нашей планете радиоактивного калия существенно меньше, чем должно быть, однако проверить эту гипотезу было сложно.

Теперь Барр и Коллинс представили принципиально иную теорию о механизме поддержания океана в недрах ледяной планеты. Они замечают, что спутник Плутона Харон слишком велик — он всего в 8 раз легче своей планеты, в то время как необычайно большая относительно Земли Луна в 81 раз уступает планете по весу. В связи с этим его естественное формирование на орбитах, близких к нынешнему Плутону, исключено, и, согласно современным взглядам, Харон образовался сходно с Луной, то есть после удара крупного небесного тела в Плутохарон. После этого из последнего было вырвано множество обломков, затем «сложившихся» в нынешний Харон, подобно тому, как из вынесенных кусков Землелуны некогда сформировалась Луна.

Всё это означает, что эти тела некогда располагались рядышком (опять-таки как Луна и Земля 4,5 млрд лет назад) — по мнению исследователей, так близко, что взаимное притяжение деформировало их до яйцеобразной формы. Как и сегодня, они находились в приливном захвате, поэтому Плутон и Харон постоянно обращены друг к другу одной и той же стороной. В итоге они не только замедляют вращение друг друга, но и прилично деформируют соседнее тело (уж очень массивен спутник), разогревая его недра, подобно тому, как Юпитер и Сатурн разогревают недра Европы, Энцелада и прочих крупных лун, внутри которых сейчас предполагаются, а то и уже подтверждены океаны жидкой и солёной воды.

Как убедиться в наличии океана под Плутоном? Метод гравиметрического обследования, недавно опробованный на Энцеладе, не сработает: у New Horizons нет топлива на переход к орбите вокруг Плутона, поэтому измерить вариации тяготения в разных точках Плутона эффектом Доплера не получится. Барр и Коллинс, впрочем, уверены: если океан в недрах Плутона был хотя бы недавно, он не мог исчезнуть без следа. По спутникам планет-гигантов хорошо известно: там, где есть приливной разогрев, есть и криотектоника — движение плит льда, разломы на них и молодая поверхность, на которой мало следов ударных кратеров.


Авторы полагают, что если New Horizons найдёт на Плутоне такие области, это станет очень убедительным свидетельством в пользу подлёдного океана. По их расчётам, сделанным на основе известных параметров системы тел Плутон —Харон, глубина такого океана должна быть порядка 130 км, а толща скрывающего его льда — всего 15 км. Если там и впрямь будет обнаружен рельеф, свидетельствующий о тектонической активности, возникнут даже определённые шансы на наличие в недрах Плутона жизни, хотя и, разумеется, довольно простой.

Что может помешать этому? Ближайшая к Солнцу точка орбиты Плутона на 1,5 млрд км удалена от сáмой дальней. Поэтому в перигелии температура на его поверхности выше, и часть азотного и метанового льда может испаряться солнечными лучами, создавая разряжённую атмосферу. К сожалению, в 2015 году Плутон будет далёк от перигелия, и New Horizons увидит его тогда, когда газовая оболочка вновь сезонно обратится в лёд, который, по логике, должен скапливаться в углублениях, трещинах и разломах, если только они есть на этой планете. То есть оледеневшая атмосфера будет маскировать следы тектонической активности и перемещения ледяных плит, отчего найти их будет не так просто. В то же время учёные уверены, что при действительно больших масштабах подобной криотектонической активности полностью «замазать» все трещины и неровности рельефа нельзя.

В любом случае, добавим мы, одним Плутоном поиски новых океанов в Солнечной системе не заканчиваются. Харон, который тоже будет осмотрен New Horizons, имеет 1 200 км в диаметре, что в 2,5 раза больше Энцелада, где океан точно есть. Приливной разогрев действует на него не хуже, чем на Плутон, к тому же на его поверхности несколько лет назад были обнаружены гидраты аммиака — соединения, которое должно откуда-то пополняться, поскольку иначе под действием солнечных лучей оно давным-давно разложилось бы. Единственный источник «поставок», который приходит в голову, — гейзеры, бьющие из недр самого спутника, где в таком случае также может находиться крупный подлёдный океан. И никакой периодически замерзающей атмосферы, способной скрыть его следы, на Хароне нет.