Плутон: ледяной карлик, скрывающий жидкий океан

Три года назад космический аппарат НАСА "Новые горизонты" (New Horizons) пролетел мимо карликовой планеты Плутон и ее крупнейшего спутника Харона, сделав снимки с большим разрешением и собрав много информации. Астрономы называют эту пару двойной планетой и спорят о ее происхождении. Что нам сейчас известно о Плутоне? 

До недавнего времени об этом небесном теле было так мало данных, что его редко упоминали даже в фантастике. Открыли в 1930 году. Долго считали девятой планетой Солнечной системы, самой удаленной от звезды. Один год на Плутоне равен 248 земным годам. Орбита сильно наклонена и пересекается с орбитой Нептуна, но так, что столкновение невозможно. Вокруг Плутона вращаются пять спутников.

Со временем выяснилось: масса Плутона слишком мала, чтобы считать его настоящей планетой. Из-за необычной орбиты предполагали, что в прошлом он был спутником Нептуна. Эта гипотеза теперь не рассматривается. Тем не менее с 2006 года за Плутоном официально закрепили статус карликовой планеты.

Ледяной сверху, горячий внутри

Плутон принадлежит поясу Койпера — скоплению ледяных тел, отброшенных на задворки Солнечной системы во времена ее формирования. В июле 2015 года космическая станция НАСА "Новые горизонты" достигла Плутона. Аппарат пролетел мимо планеты на расстоянии 12,5 тысячи километров. Информацию собирал девять дней. На этом его миссия не закончилась: в начале 2019-го станция приступит к изучению пояса Койпера. 

Информация, переданная "Новыми горизонтами", удивила ученых. У Плутона обнаружили атмосферу — правда, сильно разреженную. Там продолжается довольно бурная геологическая активность, хотя планета совершенно ледяная. Для сравнения — наша Луна, расположенная гораздо ближе к Солнцу, лишена атмосферы, в ее недрах ничего не происходит. На основании полученных данных ученые сделали некоторые выводы о внутреннем строении карликовой планеты и ее крупнейшего спутника Харона.

Плутон и Харон вращаются вокруг общего центра масс, расположенного за их пределами. Поэтому астрономы предпочитают говорить о двойной планете — Плутон — Харон. Эта пара образовалась более четырех миллиардов лет назад из сравнительно мелких планетезималей — зародышей планет, состоящих из камней, льда, пыли.

По господствующей гипотезе на раннем этапе в Протоплутон врезалось крупное космическое тело, буквально выдавив из него аммиачный океан и создав на месте кратера гравитационную аномалию. В результате протопланета, перевернувшись, изменила орбиту. Из возникшего облака пыли постепенно образовались четыре мелких ледяных спутника.

Кстати, моделирование истории возникновения пары Плутон — Харон навело ученых на мысль о том, что у Протоземли на раннем этапе было несколько спутников. Согласно основной гипотезе, удар метеорита выбил из Протоземли достаточно материала для формирования Луны на орбите. А более мелкие тела просто вылетели за пределы силы притяжения и находятся сейчас где-то на расстоянии не ближе 800 тысяч километров, если, конечно, они пережили процесс образования Солнечной системы.

Плутон вполне еще может скрывать под многокилометровым слоем льда сиропообразную соленую ядовитую жидкость, преимущественно из аммиака.

Об океане свидетельствует обширная низменность, расположенная на 2,5 километра ниже усредненной поверхности Плутона. Ее называют равниной Спутника. Гравитационная аномалия и форма тектонической депрессии указывают, что подо льдом находится жидкое тело, которому не позволяет замерзнуть аммиак, а также энергия радиоактивного распада из каменного ядра. Еще один признак океана — радиально расходящиеся разломы, пронизывающие равнину. Впрочем, ученые подчеркивают, что все эти доказательства — косвенные.

Беспокойные недра

Каменное ядро Плутона окутано мантией из водяного льда мощностью порядка трехсот километров, а сверху планету покрывает ледник, состоящий из молекул азота, монооксида углерода и аммиака.

Астрономы были поражены разнообразием рельефа поверхности карликовой планеты. Равнина Спутника разделена на полигональные ячейки трещинами глубиной в километр. Повсюду множество ям и выпуклостей, возможно, представляющих собой айсберги водяного льда, всплывшие из мантии. Отсутствие ярко выраженных ударных кратеров говорит о том, что поверхность сформировалась по геологическим меркам недавно — не позднее десяти миллионов лет назад. Всего же на Плутоне порядка пяти тысяч кратеров от метеоритов.

Рядом с равниной есть горные регионы с пятикилометровыми вершинами. Вероятнее всего, это результат криовулканизма — когда из недр вместо раскаленной лавы вытекает жидкий аммиак, вода или метан. На Земле такого нет. Криовулканизм наблюдается на спутниках других планет — Тритоне, Энцеладе и, вероятно, на Титане.

Загадкой для ученых остается область Tartarus Dorsae с поверхностью, словно иссеченной бритвой. Причем разрезы тянутся на сотни метров и километры, глубина тоже километровая.

Мир льда и метановых дюн

На Плутоне царит чудовищный холод: температура всего на 30-40 кельвинов выше абсолютного нуля, порядка минус 234 градусов Цельсия. Чуть теплее на северном полюсе, который уже несколько десятков земных лет обращен к Солнцу. 

Замерзшая поверхность Плутона теряет летучие компоненты, главным образом азот и монооксид углерода. Вероятно, из-за сублимации и образовались во льду ямы и "бритвенные разрезы".

Атмосфера на Плутоне чрезвычайно разреженная — это лишь легкая дымка. В ней преобладают молекулы азота, метан, немного водяного пара. Свободного кислорода нет. Так что говорить даже о следах жизни в этом замороженном мире не приходится.

Зато на планете есть дюны, а значит, и ветер. К такому выводу пришла крупная международная группа ученых. Изучая рельеф равнины Спутника, они увидели рябь и решили сформулировать условия, при которых такие геологические формы могли образоваться. 

Песчаных дюн много на Земле, они есть на Марсе, Венере, Титане. Для них нужны ветер, способный переносить большие массы частиц, материал для частиц, из которых формируются дюны, и собственно место, где бы они закрепились. Похоже, все это имеется на Плутоне. Материалом для дюн служат кристаллы метанового льда.