New Horizons подтвердил наличие гигантских криовулканов на Плутоне

Данные автоматической станции New Horizons подтвердили, что Горы Райт и Пиккара на Плутоне действительно представляют собой результат криовулканизма, а не эрозии или обычного поднятия местности. Предполагается, что в их создании участвовало несколько крупных подповерхностных источников криомагмы, а сам Плутон удерживал тепло в своих недрах дольше, чем считалось ранее. Статья опубликована в журнале Nature Communications.

Поверхность Плутона — самого крупного объекта Пояса Койпера, — демонстрирует очень разнообразную морфологию, что говорит о том, что она подвергалась интенсивному и постоянному обновлению за счет эндогенных и экзогенных процессов. Предполагается, что внешний слой карликовой планеты, толщиной около 300 километров, богат водяным льдом, а в основании ледяной оболочки до сих пор может существовать водный океан. Типичная температура поверхности Плутона составляет 35-60 кельвин, при таких условиях чистый водяной лед должен образовывать неподвижную коренную породу, однако примеси аммиака или солей могут снизить температуру плавления льда. Кроме того, температура плавления азотного льда (63 кельвина) позволяет ему быть более динамичным, чем водяному льду, например медленно течь. Свой вклад в обновление поверхности карликовой планеты вносят также льды из метана или угарного газа, способные сублимироваться, подвергаться физической эрозии или повторно осаждаться на поверхность планеты из атмосферы.

Еще одним важным процессом, связанным со льдами и способным влиять на рельеф Плутона, считается криовулканизм. Ранее на снимках, сделанных автоматической станцией New Horizons, ученые уже находили кандидатов в крупнейшие криовулканы Солнечной системы. Однако неизвестно, когда они были активны, и каковы особенности протекания криовулканизма на Плутоне.

Группа планетологов во главе с Келси Сингером (Kelsi Singer) из Юго-Западного исследовательского института опубликовала результаты анализа снимков Плутона, полученных New Horizons, которые относятся к области предполагаемых криовулканических ландшафтов, расположенной к юго-западу от Равнины Спутника. Ученые хотели изучить механизмы, сформировавшую эту область, и датировать ее.

Наиболее заметными структурами в криовулканическом регионе стали крупные поднятия, разделенные широкими впадинами. Два из них, похожие на вулканы, с глубокими центральными впадинами, получили обозначения Гора Райт (Wright Mons) и Гора Пиккара (Piccard Mons). Высота Горы Райт достигает 4–5 километров, а ширина составляет 150 километров, Горы Пиккара — 7 и 225 километров, соответственно. Расчетный объем основной части Горы Райт составляет 2,4x104 кубических километра, что аналогично вулкану Мауна-Лоа на Земле. Центральная впадина Горы Райт обладает диаметром 40–50 километров и примерной глубиной 4 километра. Центральная впадина Горы Пиккара больше по размеру впадины Горы Райт и характеризуется более округлым или «U-образным» профилем. Она не похожа на кальдеры земных или марсианских вулканов, а ее стенки обладают комковатой структурой, как и внешние границы. Склоны Горы Райт и большая часть окружающего ландшафта, включая близлежащие крупные возвышенности, обладают волнистой и/или бугристой структурой, при этом размеры волн варьируются от нескольких километров до 20 километров в поперечнике.

Изборажения Горы Райт (а) и ее окрестностей (b, c). Ниже (d) представлен топографический профиль местности.

Распределение различных льдов и веществ в районе Горы Райт.

Явных признаков направленных потоков, которые могли бы извергаться криовулканами, очевидных следов эксплозивного вулканизма или локальных источников извержений ученые на снимках не обнаружили, однако пришли к выводу, что центральные впадины не могли образоваться за счет обычного обрушения вершин гор, а следы криовулканизма могли быть стерты со временем. Редкость кратеров на Горе Райт указывает на ее относительно молодой возраст, с верхним пределом 1–2 миллиарда лет. В составе поверхности присутствуют азотный, метановый и водяной льды, а также темное органическое вещество, представленный толинами.
Исследователи пришли к выводу, что наблюдаемые поднятия образовались в результате отложения вещества на поверхности планеты за счет криовулканизма и не являются остатками эрозии гор или структурами, созданными за счет поднятия. Геологические особенности в районе Горы Райт морфологически не похожи ни на какие другие регионы Плутона, а также имеют очень мало общего с большинством ландшафтов на других телах Солнечной системы. Предполагается, что действовал последовательный механизм формирования всех крупных поднятий и впадин, в ходе которого было задействовано несколько подповерхностных источников криолавы, изливших в общей сложности более тысячи кубических километров вещества, а некоторые поднятия могли сливаться воедино. Существование таких крупных источников криовулканизма говорит о том, что Плутон каким-то образом генерировал больше внутреннего тепла или сохранял его гораздо дольше, чем считалось ранее.