Плутон — один из самых удаленных и холодных объектов Солнечной системы из тех, что относительно хорошо изучены человеком. Поверхность карликовой планеты укрыта азотным и метановым льдом с вкраплениями водяного льда. На Плутоне, возможно, есть азотные моря и криовулканы. В целом, этот ледяной мир вовсе не мертвый. Здесь происходят определенные геологические процессы, поверхность карликовой планеты не статична.

Недавно две команды исследователей опубликовали результаты анализа данных, переданных зондом New Horizons на Землю. Ученые изучали, в частности, самый заметный объект на Плутоне — Sputnik Planitia. Как оказалось, этот регион интересен не только своей формой.

Сам Sputnik Planitia — это огромная впадина, заполненная азотным льдом. Этот лед более плотный, чем водяной лед, поэтому последний лежит на поверхности замерзшего азота. Специалисты говорят, что в этом месте обнаружены огромные массивы замерзшего водяного льда. Причем они не статичны, а двигаются. Весь этот регион является динамичным, поверхность его перемещается, отдельные слои перемешиваются. Возможно, причина этому — радиоактивное ядро Плутона, прогревающее вышележащие слои.

Специалисты рассказывают о еще более интересных вещах. По их мнению, сам регион не должен существовать именно в этом месте. Дело в том, что Плутон и Харон, его спутник, связаны приливными явлениями. Плутон всегда обращен к Харону одной своей стороной. А на обратной стороне находится Sputnik Planitia. Если провести прямую линию через центры Харона и Плутона, то эта линия пересечет описываемый регион. Шансы на то, что регион сформировался именно в этом месте, очень малы. Все говорит о том, что и плато, и Харон находятся на единой «приливной оси».


Динамика положения «сердца» Плутона. Источник: NASA/Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/Southwest Research Institute

Но гравитационная механика может все объяснить. В результате приливных явлений, возникающих вследствие взаимодействия Плутона и Харона, карликовая планета просто могла повернуться к Харону другой стороной. Если бы поверхность Sputnik Planitia была менее плотной, чем вся остальная поверхность ледяной планеты, то этот регион стал бы северным полюсом, подобно тому, как наименее плотный регион Луны стал ее южным полюсом. А вот если предположить, что Sputnik Planitia более плотный, чем остальная поверхность Плутона, то все становится на свои места — в этом случае регион должен находиться именно там, где он располагается сейчас. Самое интересное то, что именно этот объект мог стать причиной смещения оси вращения Плутона на 60 градусов. Образовался же Sputnik Planitia, скорее всего, в северном полушарии противоположной от Харона стороны Плутона.

Гравитационное взаимодействие двух карликовых планет — значительный фактор влияния, который изменяет напряжение верхних слоев Плутона и влияет на его ось вращения.

Здесь вторая команда ученых выявила несоответствие. Дело в том, что азотный лед в условиях Плутона действительно плотнее водяного льда. Но все равно, этого недостаточно для того, чтобы развернуть карликовую планету. Обе команды ученых подсчитали, что для этого толщина азотного льда должна достигать 50 км. Но на самом деле толщина ледовой коры региона — не более 5 км.



Но что в таком случае может стать причиной того, что Sputnik Planitia сейчас находится именно там, где находится? Возможно, причина в том, что подо льдом существует жидкий океан. Если это действительно так, то этот океан сделал ледяную корку тоньше. Скорее всего, это океан не метана или азота, а жидкой воды, которая заместила значительную часть льда. А поскольку жидкая вода тяжелее льда, который она заместила, то она и стала причиной поворота Плутона. Повторный анализ данных показал, что толщина льда над океаном жидкой воды может составлять 7 километров.

Океан под поверхностью Плутона, говорят специалисты, отличается от подледного океана Европы или океанов Земли. Вода здесь чрезвычайно соленая, она насыщена азотистыми соединениями.

Вода — важный фактор, влияющий на смещение Плутона вокруг оси своего вращения. Но азотный лед, находящийся на поверхности Sputnik Planitia, тоже очень важен в динамике вращения карликовой планеты. Точнее, важно количество азотного льда в этом месте. А оно изменяется вследствие колебаний температуры, активнее всего изменения происходят, когда Sputnik Planitia находится ближе к экватору. Все это создает вероятность существования сложного цикла изменения положения Плутона. «Если летучие вещества (например, азот), уходят со Sputnik Planitia в рамках сезонных изменений, это может быть причиной небольших колебаний планеты», — заключают авторы исследования.


Возможный путь формирования этого региона. Источник: James Tuttle Keane

Как появилось само «сердце»? Ранее уже сообщалась гипотеза, согласно которой миллиарды лет назад некий объект, движущийся с огромной скоростью, врезался в Плутон, и оставил на планетоиде вечное напоминание о себе — кратер шириной в 825 километров. Но вместо того, чтобы превратиться в уродливый шрам на теле карликовой планеты, кратер трансформировался в необычный объект, который нам, людям, напоминает ледяное сердце.

Площадь кратера составляет примерно треть поверхности Плутона. Ледяное поле Sputnik Planitia размещается как раз в пределах ударного кратера. Возможно, водяной лед и придает региону белый цвет.

DOI: 10.1038/nature20120, 10.1038/nature20148