Почему океан Плутона до сих пор не замерз?

Подледный океан в недрах Плутона продолжает оставаться жидким благодаря своеобразной "теплоизоляции", тонкому слою из замороженного метана, который отделяет его теплые воды от холодной ледяной "коры" карликовой планеты. К такому выводу пришли японские планетологи, опубликовавшие статью в журнале Nature Geoscience.

"Похожая газовая "изоляция" может сохранять океаны в недрах других относительно больших лун и карликовых планет, получающих минимальное количество тепла от Солнца. Получается, что во Вселенной может быть значительно больше океанов, чем мы считали раньше. Это повышает шансы на открытие внеземной жизни", — заявил Синути Камата (Shunichi Kamata) из университета Хоккайдо (Япония).

Первые данные, собранные зондом New Horizons во время пролета через систему Плутона летом 2015 года, указали на то, что эта карликовая планета может обладать гигантским подледным океаном.

В пользу этого, в частности, говорит то, что недра Плутона парадоксальным образом расширяются по мере их остывания, что происходит, когда вода в его подледном океане превращается в лед. Кроме того, необычная форма и глубина "сердца Плутона" указывают на то, что в его рождении был замешан подледный океан.

Первые модели этого океана, построенные на базе информации с New Horizons, указали на то, что он может оставаться жидким до сих пор и что он может быть похож по своему составу и свойствам на Мертвое море Земли — в нем содержится огромное количество соли и других веществ, не дающих воде замерзнуть.

В этом случае, как отмечает Камата, возникает противоречие — если океан Плутона содержит много "антифриза", то тогда он будет обладать относительно низкой плотностью. Это не сочетается с замерами New Horizons и распределением гравитационных аномалий — иначе говоря, лед будет тонуть в такой воде, а не плавать по ее поверхности.

Вдобавок, его существование требует запредельно высокого количества аммиака, которое не характерно ни для одного астероида, кометы или планеты. По этой причине японские планетологи еще раз задумались над тем, что могло защитить подледный океан "царя подземного мира" от замерзания.

Анализируя предположительное содержимое этого водоема, ученые обратили внимание на то, что в нем будет присутствовать некоторое количество метана и других углеводородов. Это заставило их вспомнить один процесс, который характерен для самых холодных океанов на Земле.

Дело в том, что при достаточно высоких давлениях и низких температурах, метан и прочие органические соединения будут "вмерзать" в лед и формировать особые соединения с водой, так называемые клатраты. Они обладают такой же плотностью, как и лед, благодаря чему они должны будут всплывать к "поверхности" океана и формировать своеобразную "прокладку" между водой и "корой" планеты.

В отличие ото льда, клатраты крайне плохо пропускают через себя тепло, что могло защитить воды Плутона от замерзания. Японские ученые проверили, так ли это на самом деле, создав компьютерную модель планеты, учитывавшую существование подобного слоя "теплоизоляции".

Как показали эти расчеты, появление даже тонкой прослойки из замороженного метана резко снизило темпы "побега" тепла в верхние слои коры Плутона. В результате этого океан из жидкой воды просуществовал в его недрах более 4,6 миллиарда лет, не меняясь в размерах, тогда как без подобного слоя он исчез через несколько сотен миллионов лет.

Этот же сценарий, как отмечают планетологи, объясняет две других загадки Плутона — почему в его атмосфере нет метана и как возникли различные гравитационные аномалии на его поверхности.

Дело в том, что вязкость клатратов заметно выше, чем у азотного или водного льда, благодаря чему крупные кратеры на поверхности Плутона, такие как равнина Спутника, будут существовать несколько миллиардов лет, если их запасы присутствуют на границе между океаном и "корой" планеты. В противном случае они исчезли бы без следа очень быстро, что опять противоречит снимкам с New Horizons.

Аналогичным образом, наличие подобной прослойки в недрах Европы, Энцелада и прочих "водных" лун Сатурна и Юпитера может объяснять то, как их океаны оставались жидкими на протяжении сотен миллионов лет, не обладая большими запасами аммиака и прочих "антифризов", которые там давно пытаются найти планетологи. Все это заметно повышает вероятность существования внеземной жизни в их водах, заключают авторы статьи.