В июле 2015 года межпланетная станция "Новые горизонты" вошла в историю, совершив первый пролёт мимо Плутона. В процессе пролёта зонд собрал горы данных о поверхности Плутона, его составе, атмосфере и системе спутников. Он также подарил нам захватывающие снимки «сердца» Плутона, его замёрзших равнин, горных гряд и загадочной "колючей равнины".

Эти странные особенности впервые продемонстрировали, как сильно отличается поверхность Плутона от Земли и других планет внутренней Солнечной системы. Забавно, что они также показали, насколько этот далёкий мир похож на Землю. К примеру, в новом исследовании команда учёных, обрабатывавших изображения, полученные с «Новых горизонтов», заметила «дюны» на поверхности Плутона, напоминающие песчаные дюны Земли.

Исследование назвали «Дюны на Плутоне», и недавно опубликовали в журнале Science. Им руководил Мэтью Телфер, преподаватель физической географии из Плимутского университета, и участвовали геологи Эрик Партели из Кёльнского университета и Джани Радебаух из Университета Бригама Янга.


Мелкие пятна на равнине Спутника распознали как поперечные дюны, из-за их перпендикулярности к тёмным «ветровым полосам»

Им помогали члены Центра Карла Сагана из института SETI, Исследовательского центра Эймса НАСА, Обсерватории Лоуэлла, Юго-западного исследовательского института, Национальной обсерватории оптической астрономии, Массачусетского технологического института, Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса и многих других университетов.

Дюны на Земле формируются из песка, сдуваемого ветром, создающим повторяющиеся гребни в пустыне или вдоль пляжей. Такие же явления наблюдаются вдоль рек и аллювиальных равнин, где вода со временем оставляет минеральные отложения. Во всех этих случаях дюны появляются из-за переноса твёрдых частиц в движущейся среде (в воздухе или воде). За пределами Земли такие явления наблюдались на Марсе, Титане и даже на комете Чурюмова-Герасименко.

Однако, при изучении изображений, полученных с зонда «Новые горизонты», Телфер с коллегами отметили сходные образования на равнине Спутника на Плутоне. Этот регион, составляющий западную долю области Томбо, имеющей форму сердца, по сути, представляет собой массивный резервуар льда. Исследователи уже отмечали, что его поверхность вроде бы состоит из неправильных многоугольников, разграниченных впадинами, что может служить признаком наличия конвективных ячеек.

Как доктор Телфер объяснил нам по почте:

«Уже в первые дни мы заметили особенности, напоминающие дюны, но с течением времени и с получением всё большего количества изображений, большая их часть становилась всё менее и менее убедительной. Однако одна область становилась всё более убедительной с каждым проходом. Именно о ней мы и сообщаем».

Ещё одна интересная особенность – тёмные потоки длиной в несколько километров, выровненные в одном направлении. Настолько же интересными были и обнаруженные командой Телфера особенности – они выглядели, как дюны, идущие перпендикулярно ветровым полосам. Это говорило о том, что дюны являются поперечными – такими, которые возникают из-за длительных ветров в пустыне.


Изображения с зонда «Новые горизонты» демонстрируют узоры на поверхности Плутона, которые считаются дюнами.

Чтобы определить правдоподобность такой гипотезы, исследователи построили модели, учитывающие тип частиц, из которых могли бы состоять эти дюны. Они заключили, что гранулы, подверженные переносу типичными ветрами, могли бы состоять из метанового или азотного льда. Затем они смоделировали физику ветров Плутона, которые должны дуть сильнее, спускаясь с горных склонов, окружающих равнину Спутника.

Однако они также определили, что ветра на Плутоне не могли быть достаточно сильными для того, чтобы самостоятельно передвигать эти частицы. В этом процессе играет большую роль возгонка – когда поверхностный лёд переходит из твёрдой фазы в газообразную при нагреве солнечным светом. Такой процесс обеспечил бы действующую вертикально вверх силу, необходимую для подъёма частиц с места, после чего ветра Плутона смогли бы уже переносить их и разбрасывать по поверхности.

Как пояснил Тефлер, этот вывод стал возможным благодаря огромной поддержке, полученной его командой, большую часть которой обеспечили команда геологии, геофизики и получения изображений миссии «Новые горизонты»:

«Проведя пространственный анализ, убедивший нас в том, что это реально могут быть дюны, мы получили великолепную возможность поработать вместе с Эриком Партели из Кёльна; он продемонстрировал нам на своих моделях, что такие дюны должны формироваться, только если гранулы сначала поднимутся в воздух. Команда „Новых горизонтов“ нам очень помогла, указав на то, что смешанные азотные и метановые льды должны вздымать гранулы метанового льда вверх в процессе возгонки льдов».


Сравнение особенностей дюн на Плутоне, Земле и Марсе

Это исследование продемонстрировало не только то, чем Плутон, один из самых удалённых объектов Солнечной системы, похож на Землю, но и то, насколько активна его поверхность. «Это демонстрирует нам не только то, что поверхность Плутона влияет на его атмосферу, но и обратный эффект, — сказал Телфер. – Мы обнаружили весьма динамичную поверхность планеты, так далеко расположенной в Солнечной системе».

Кроме этого, понимание того, как дюны могут формироваться в условиях Плутона, поможет учёным интерпретировать сходные особенности, которые они находят и в других местах Солнечной системы. К примеру, НАСА в следующем десятилетии планирует отправку миссии на Титан, чтобы изучить множество его интересных поверхностных особенностей, среди которых есть и дюны. Также множество миссий отправляется на изучение Красной планеты до тех пор, пока туда не полетят люди где-нибудь в 2030-х.

Знания о том, как появлялись эти образования, помогут нам понять динамику планеты, и ответить на более глубокие вопросы о процессах, происходящих на её поверхности.