У Луны Плутона есть загадочный красный северный полюс, и мы, возможно, наконец узнаем, почему

Спутница жизни Плутона, Харон, носит обезоруживающую красную «шапочку». С тех пор, как во время пролета в 2015 году аппарат New Horizons сфотографировал покрытый ржавчиной фоном северный полюс Луны, ученые размышляли над планетарными процессами, ответственными за то, что такой яркий ориентир остался.

Ученые изначально подозревали пятно железного цвета (по прозвищу Мордорское пятно) было метаном, захваченным с поверхности Плутона, его красный цвет стал результатом медленного запекания в ультрафиолетовом свете Солнца. Это была изящная идея, просто напрашивавшаяся на проверку.

Теперь сочетание моделирования и лабораторных экспериментов показало, что эти ранние предположения были не так уж далеки от истины, с небольшим отклонением. Исследование добавляет удивительные новые детали к нашему пониманию интимной связи Плутона и Харона, предполагая, что в окраске Луны есть нечто большее, чем кажется на первый взгляд.

Запущенный еще в 2006 году межпланетный космический зонд НАСА «Новые горизонты» предоставил исследователям беспрецедентный вид карликовой планетной системы Плутон и Харон на расстоянии более 5 миллиардов километров (3,1 миллиарда миль) от Солнца. нечеткое пятно отраженного света», — говорит Рэнди Гладстон, планетолог из Юго-Западного научно-исследовательского института (SwRI) в США.

«Помимо всех удивительных особенностей, обнаруженных на поверхности Плутона, необычная особенность Харона; удивительная красная шапка с центром на его северном полюсе».

Красный цвет может не быть необычным для богатых железом миров, таких как наш, или Марса, если уж на то пошло. Но на всем протяжении в замерзших пригородах Солнечной системы красный цвет с гораздо большей вероятностью указывает на присутствие разнообразной группы смолоподобных соединений, называемых толинами.

Если это поможет, просто замените слово толин на ‘мусор’. Коричневато-красная мешанина химических веществ похожа на остатки, оставшиеся в духовке, если печь использовала ультрафиолетовый свет для выпечки пирожных из простых газов, таких как углекислый газ или аммиак.

На Плутоне метан, вероятно, был бы стартовое место. Чтобы превратиться в толин, этим крошечным углеводородам просто нужно поглощать очень специфический цвет УФ-излучения, фильтруемого вращающимися водородными облаками, называемыми Лайман-альфа.

Розовое свечение Плутона было предметом изучения на протяжении десятилетий. . New Horizons просто показал точные узоры толинов на своей поверхности в великолепном высоком разрешении. Однако обнаружение ржавого оттенка на крышке его компаньона стало интригующим сюрпризом.

Предполагалось, что выброс метана с Плутона может дрейфовать к его орбитальной луне. Но точное время, необходимое для того, чтобы газ осел и застыл в такое отчетливо размытое пятно, всегда было камнем преткновения.

Отчасти проблема заключается в соперничестве между слабой гравитацией Харона и холодным светом далекого космоса. от Солнца, согревавшего его поверхность. Каким бы слабым он ни был, весеннего рассвета может быть достаточно, чтобы растопить метановый иней и снова вытеснить его с поверхности.

Чтобы определить, что произойдет на самом деле, исследователи SwRI смоделировали качающееся движение система наклонных планет. Они обнаружили, что секрет мазка может заключаться во взрывном характере прихода весны.

Относительно внезапное потепление северного полюса произойдет в течение нескольких лет — всего лишь мгновение на 248-летней орбите Луны. солнца. В течение этого короткого периода слой метанового инея толщиной всего в несколько десятков микрон испарится на одном полюсе, а на другом начнет замерзать.

К сожалению, моделирование показало, что это быстрое движение будет слишком быстрым. чтобы большая часть замороженного метана поглотила достаточное количество Лайман-альфа, чтобы превратиться в толин.

Но этан – немного более длинный углеводородный двоюродный брат метана – это совсем другая история.

» Этан менее летуч, чем метан, и остается замороженным на поверхности Харона еще долгое время после весеннего восхода солнца», — говорит планетолог Уджвал Раут, ведущий автор второго исследования, моделирующего изменения плотности испарения и замерзания метана.

» Воздействие солнечного ветра может превратить этан в стойкие красноватые поверхностные отложения, способствующие образованию красной шапки Харона».

Вместе с результатами лабораторных экспериментов исследование Раута и его команды продемонстрировало реальный способ превращения метана в этан. на полюсах.

Была только одна проблема. Лайман-альфа-излучение не превратит этан в красноватую жижу.

Это не исключает углеводород. Заряженные частицы, исходящие от Солнца в течение более длительного периода времени, все еще могут генерировать все более длинные цепи углеводородов, которые придают Харону его характерную красную шапку.

«Мы думаем, что ионизирующее излучение солнечного ветра разлагает Лайман-альфа-приготовленный полярный мороз, чтобы синтезировать все более сложные, более красные материалы, ответственные за уникальное альбедо на этой загадочной луне», — говорит Раут.

Дальнейшие лабораторные испытания и моделирование могут помочь укрепить гипотезу о том, что румяное пятно Харона гораздо сложнее, чем мы никогда не было реализовано.

Это исследование было опубликовано в журналах Scienceи Geophysical Research Letters.