Mi fekszik Plútó jeges szívében? Az új kutatások azt mutatják, hogy lehet egy sós „Holt-tenger” -szerű óceán több mint 100 kilométer vastag.
"A Plútó belső termikus modelljei és a felszínen talált tektonikus bizonyítékok arra utalnak, hogy létezik egy óceán, de a méretét vagy bármi mást nem könnyű következtetni róla" - mondta Brandon Johnson a Brown Egyetemen. "Meg tudtunk bizonyos korlátozásokat bevezetni a vastagságára, és megkaphatunk néhány nyomot a kompozícióról."
Johnson és csapata által végzett kutatás a Plútó „szívére” fókuszált - egy informálisan Sputnik Planum nevű régióra, amelyet a New Horizons űrhajó fényképezett a 2015. júliusi Plútó repülés közben.
Az New Horizons egyik fő kutatója, Alan Stern a Sputnik Planumot „az egyik legcsodálatosabb földtani felfedezésének az ötven plusz éven át tartó bolygók felfedezésének egyik legszebb részévé” tette, és a korábbi kutatások azt mutatták, hogy a régiót a jelenlegi jégkonvekció folyamatosan megújítja.
A szív egy 900 km széles medence - nagyobb, mint Texas és Oklahoma együttesen - és úgy tűnik, hogy legalább a nyugati felét ütés alakította ki, valószínűleg egy 200 km-nél nagyobb vagy annál nagyobb objektum.
Johnson és munkatársai, Timothy Bowling a Chicagói Egyetemen, valamint Alexander Trowbridge és Andrew Freed a Purdue Egyetemen modellezték azt az ütésdinamikát, amely egy hatalmas krátert hozott létre Plútó felületén, és megvizsgálta a Plútó és holdja Krónája közötti dinamikát is.
A két dagály egymáshoz viszonyítva reteszelt, vagyis mindig forgatásuk során azonos képet mutatnak egymásnak. A Sputnik Planum közvetlenül az árapály tengelyén helyezkedik el, amely összeköti a két világot. Ez az álláspont azt sugallja, hogy a medencében van úgynevezett pozitív tömeg-rendellenesség - nagyobb tömeggel rendelkezik, mint az átlagos Pluto jeges héja. Amint Charon gravitációja Plutont húzza, arányosabban húzódna a nagyobb tömegű területeken, amelyek addig döntik a bolygót, amíg a Sputnik Planum nem igazodik az árapály tengelyéhez.
Tehát ahelyett, hogy lyuk lenne a talajban, a krátert valójában újra feltöltötték. Egy részét a konvektív nitrogénjég töltötte be. Noha ez a jégréteg hozzáad egy kis tömeget a medencébe, önmagában nem elég vastag ahhoz, hogy a Sputnik Planum pozitív tömegű legyen.
Ennek a tömegnek a fennmaradó részét, Johnson szerint, a felület alatt rejlő folyadék hozhatja létre.
Johnson és csapata így magyarázta:
Mint egy trambulinra dobott bowling-golyó, egy nagy ütés egy botot hoz létre a bolygó felületén, amelyet egy visszapattanás követ. Ez a fellendülés felfelé húzza az anyagot a bolygó belső részének mélyéből. Ha ez a feltekercselt anyag sűrűbb, mint amit az ütés elrobbant, akkor a kráter ugyanolyan tömegű lesz, mint amilyen az ütközés előtt volt. Ezt a jelenséget a geológusok izosztatikus kompenzációnak nevezik.
A víz sűrűbb, mint a jég. Tehát ha volt egy réteg folyékony víz a Plútó jéghéja alatt, akkor a Sputnik Planum ütése után hegesztett volna fel, és kiszűrheti a kráter tömegét. Ha a medence semleges tömeggel indulna, akkor a később lerakódott nitrogénréteg elegendő lenne pozitív tömeg-rendellenesség kialakításához.
"Ez a forgatókönyv folyékony óceánt igényel" - mondta Johnson. „A számítógépes modelleket akartuk futtatni, hogy meghatározzuk, vajon ez valóban megtörténjen-e. Azt találtuk, hogy a pozitív tömeg-rendellenesség előállítása valóban meglehetősen érzékeny arra, mennyire vastag az óceánréteg. Arra is érzékeny, hogy mennyire sós az óceán, mivel a sótartalom befolyásolja a víz sűrűségét. "
A modellek egy olyan méretű tárgy hatását szimulálták, amely elég nagy ahhoz, hogy létrehozzon egy olyan Sputnik Planum méretű medencét, amely a Naprendszer adott részére elvárt sebességgel eltalálja Plutont. A szimuláció a kéreg alatti vízréteg különböző vastagságát feltételezte, a víz egyáltalán nem volt egy 200 km vastag rétegig.
Az a forgatókönyv, amely a Sputnik Planum megfigyelt méretmélységét a legjobban rekonstruálta, miközben egy kompenzált tömegű krátert is előállított, olyan volt, amikor Plútónak több mint 100 kilométer vastag óceánrétege van, sótartalma körülbelül 30%.
"Ez azt mondja nekünk, hogy ha a Sputnik Planum valóban pozitív tömeg-rendellenesség - és úgy tűnik, hogy valójában - ennek a legalább 100 kilométeres óceánrétegnek ott kell lennie" - mondta Johnson. "Nagyon elképesztő számomra, hogy ez a test olyan távol van a Naprendszerben, ahol még mindig van folyékony víz."
Johnson és más kutatók folytatják a New Horizons által visszaküldött adatok tanulmányozását, hogy világosabb képet kapjanak Plútó érdekes belső tereiről és a lehetséges óceánról.
További olvasat: Brown University, New Horions / APL
