Океан под «сердцем» Плутона

В ходе продолжающегося анализа данных, переданных американским зондом New Horizons после сближения с карликовой планетой Плутон (134340 Pluto), исследователи получили новое весомое доказательство наличия на этом небесном теле обширного подледного океана — если не глобального, то сосредоточенного под наибольшим светлым участком поверхности с неофициальным названием «Регион Томбо» (Tombaugh Regio). Именно так оказывается проще всего объяснить тот факт, что эта структура находится в плутонианском полушарии, противоположном тому, которое постоянно повернуто к крупнейшему спутнику Плутона — Харону.

Возможная структура Плутона в разрезе, выполненном через «Равнину Спутника». Голубым цветом показана ледяная кора, синим цветом — подледный океан (в данном случае предполагается, что он глобальный с «утолщением» в окрестностях точки, противоположной направлению на Харон).

Вода — одно из немногих химических соединений, чья плотность в жидком состоянии больше, чем в твердом. Плутонианская кора состоит главным образом из низкотемпературного водяного льда, а все области, где содержится жидкая вода (или рассол), оказываются более тяжелыми и представляют собой гравитационные аномалии. Сотни миллионов лет назад Плутон, по-видимому, вращался относительно направления на свой спутник, находившийся тогда заметно ближе к нему, но это вращение медленно тормозилось приливными силами. В конце концов, на каком-то из оборотов те же силы «зафиксировали» наиболее тяжелую приповерхностную область в полушарии, противоположном Харону, и после достаточно длительного периода колебаний около средней позиции (возможно, еще не завершившегося) она заняла свое нынешнее положение.

Регион Томбо и его самая светлая часть, получившая рабочее название «Равнина Спутника» (Sputnik Planitia), вероятнее всего, представляют собой древний ударный бассейн размером больше тысячи километров. Он характеризуется сравнительно гладкой поверхностью, почти лишенной кратеров и лежащей на 3-4 км ниже окружающих возвышенностей. Согласно последним данным, всю эту низменность следует считать внешним проявлением огромного блока плутонианской коры толщиной до 10 км, в котором протекают активные процессы конвекции (главным их участником, по-видимому, является более плотный и летучий азотный лед, укрывающий равнину).

Попытки объяснить ориентацию бассейна приливным воздействием Харона, базируясь на том, что «гравитационным якорем» мог бы стать избыток тяжелого твердого азота, оказались безуспешными: получалось, что для этого его слой должен иметь толщину не менее 40 км, что не согласуется с данными наблюдений New Horizons. А вот подледный океан примерно на такой же глубине (скорее всего, содержащий какие-то растворенные вещества, снижающие температуру замерзания — например, аммиак или минеральные соли) неплохо вписывается в наблюдаемую картину.

По мнению исследователей из Университета Аризоны и Калифорнийского университета в Санта-Крус, «Равнина Спутника» возникла в результате падения гигантского метеорита, выбросившего в космос значительное количество вещества ледяной коры Плутона. Этот сценарий подтверждается и преобладающим направлением крупных трещин, обнаруженных на снимках New Horizons. Падение произошло достаточно давно, однако его последствия, похоже, растянулись на миллионы лет: расплавленные им породы до сих пор постепенно остывают, обеспечивая существование жидкого океана в плутонианских глубинах и конвективные потоки в вышележащих слоях коры карликовой планеты. Не исключено, что тепло выделяется и в ходе каких-то других процессов — например, при распаде ядер содержавшихся в метеорите радиоактивных элементов. Сохранять его помогает, в частности, тот же азотный лед, большие массы которого за прошедшее с момента столкновения время скопились в образовавшемся кратере (он имеет более низкую теплопроводность, чем водяной).

Ученые также напоминают, что похожая «гравитационная ориентация» в прошлом имела место и в случае Луны, под действием приливных сил Земли развернувшейся к нам тем полушарием, где находится наибольшее количество морских образований — древних ударных бассейнов, заполненных сравнительно тяжелыми темными базальтовыми лавами. В принципе, это полушарие нашего естественного спутника могло бы стать невидимым для наземных наблюдателей, если бы при «финальной доводке» оно случайно оказалось обращенным в противоположную сторону (примерно так же, как более массивный участок коры Плутона с «Равниной Спутника» оказался вблизи точки, противоположной направлению на Харон): приливное воздействие не «притягивает» какую-либо концентрацию массы, а просто ориентирует небесные тела таким образом, чтобы их диаметры, вдоль которых масса «разнесена» сильнее всего, располагались на одной линии. Теперь перед планетологами стоит еще один интересный вопрос — насколько распространены подобные явления среди удаленных от Солнца объектов пояса Койпера, обладающих спутниками.