Ледяное сердце Плутона управляет его атмосферой

Ученые выяснили, что знаменитая структура в форме сердца из замерзшего азота на поверхности Плутона контролирует направление ветров и погоду на этой карликовой планете. Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Geophysical Research: Planets.

Большая светлая область диаметром 2300 километров в форме сердца на поверхности Плутона, называемая областью Томбо, приобрела известность после публикации фотографий, сделанных в 2015 году межпланетной станцией New Horizons. Результаты нового исследования, проведенного американскими и французскими учеными, показывают, что "ледяное сердце" Плутона играет важнейшую роль в управлении атмосферной циркуляцией.

Тонкая атмосфера Плутона состоит из газообразного азота с небольшой примесью монооксида углерода и метана. В течение дня твердый азот области Томбо испаряется, а ночью пары азота конденсируются и снова образуется лед. Каждый такой цикл авторы исследования сравнивают с ударом сердца, а их последовательность — с сердцебиением планеты, управляющим движением азотных потоков в атмосфере, которые переносят тепло, частицы влаги и льда. К такому выводу пришли ученые после построения модели азотного цикла Плутона, созданной на основе данных собранных космическим аппаратом New Horizons.

Левая (южная) половина "сердца" представляет собой глубокий бассейн, заполненный азотным льдом, правая (северная) — область высокогорий с азотными ледниками. Из правой высокогорной области азот испаряется, а в левой — конденсируется, что создает движение воздушных масс. Благодаря этому явлению на высоте более четырех километров над поверхностью в течение большей части года ветра дуют в западном направлении, в то время как вращение планеты происходит в восточном. Именно азотный цикл обусловливает уникальное ретроградное вращение атмосферы в направлении, обратном направлению вращения самой планеты.

Модель атмосферного массопереноса объясняет и ландшафтное районирование поверхности Плутона, в северных и северо-западных областях которого, благодаря постоянному притоку теплого влажного воздуха, ледяной покров постоянно разрушается и формируются темные равнинные поверхности.

"Это подтверждает тот факт, что атмосфера Плутона, даже если ее плотность очень мала, и ветры могут воздействовать на поверхность, — приводятся в пресс-релизе Американского геофизического союза слова руководителя исследования, астрофизика и планетолога из Исследовательского центра Эймса НАСА Танги Бертрана (Tanguy Bertrand). — До миссии New Horizons все думали, что Плутон абсолютно плоский. Но на самом деле все обстоит иначе. Там много разных видов ландшафта, и мы пытаемся понять, как они формируются".

Кроме высотных западных ветров, ученые выявили в атмосфере Плутона сильные приповерхностные воздушные течения вдоль западной границы "ледяного сердца". При этом высокие скалы, ограничивающие область с севера, удерживают эти потоки внутри бассейна, где они циркулируют, набирая силу.

"Этот регион так же важен для климата Плутона, как океан для климата Земли. Если удалить часть "сердца" карликовой планеты, движение потоков в ее тонкой атмосфере кардинально изменится", — говорит Бертран.

Ученый отмечает, что сам факт создания модели, объясняющей и погоду на далекой планете, является примечательным: "Понимание того, как ведет себя атмосфера Плутона, предоставляет нам возможность сравнить этот далекий ледяной мир с Землей, выявив как общие черты, так и отличия".