«Новые горизонты» нашли следы жидкого азота, текущего по поверхности Плутона

Новое исследование, проведённое Юго-Западным научно-исследовательским институтом (SwRI), предполагает, что жидкий азот может подниматься через трещины и достигать поверхности Плутона у северного края Спутника Планитии — огромного ледника в форме сердца, занимающего часть поверхности карликовой планеты.

Это первое свидетельство того, что жидкость текла по Плутону в относительно недавнее время. Работа основана на наблюдениях космического аппарата NASA «Новые горизонты» и проведена под руководством вице-президента SwRI доктора Алана Стерна, главного исследователя миссии «Новые горизонты».

«Плутон не перестаёт нас удивлять, — сказал Стерн. — И этот новый результат, безусловно, именно такой. Помимо предположения о том, что жидкости недавно выходили на поверхность Плутона, он также указывает на новый тип изменяющихся со временем объектов на Плутоне».

Спутник Планития — обширный ледник, состоящий в основном из замёрзшего азота, по площади больше Техаса и Оклахомы вместе взятых. Снимки, собранные «Новыми горизонтами» в 2015 и 2016 годах, показали, что в его северной области находятся геологические конвекционные ячейки размером с город, разделённые тонкими тёмными линиями и более широкими размытыми тёмными пятнами.

Новый анализ этих образований позволяет предположить, что они могут время от времени становиться влажными. Наиболее вероятный источник — жидкий азот, поднимающийся из-под поверхности. Результаты опубликованы в рецензируемом журнале Planetary Science Journal.

Жидкий азот не может выпадать на Плутоне в виде дождя — температура и атмосферные условия карликовой планеты этого не позволяют. Тем не менее некоторые участки северного Спутника Планитии потемнели в узорах, напоминающих следы на земных ледниках после воздействия дождевой воды или жидкости, выходящей из-под льда.

Чтобы исследовать это сходство, команда SwRI сравнила снимки «Новых горизонтов» с изображениями ледяных регионов Земли, включая ледяной щит Гренландии, полученными со спутника NASA Landsat 9. В Гренландии узкие тёмные отметины появляются там, где на поверхности льда и снега присутствует жидкая вода. Похожие узоры видны и на Спутнике Планитии, что заставило исследователей предположить: подповерхностная жидкость, а именно азот, может подниматься вверх и увлажнять замёрзшую азотную поверхность Плутона.

«Поверхность Спутника Планитии довольно молода — вероятно, менее миллиона лет по данным моделирования переворота поверхности, — сказала доктор Келси Сингер, ведущий научный сотрудник SwRI и одна из соавторов исследования. — Значит, эти образования, которые мы изучаем, должны были сформироваться уже после этого. На Плутоне есть множество уникальных ландшафтов, не встречающихся больше нигде в Солнечной системе, и этот участок Спутника Планитии — один из них. Его поверхность создаёт иные условия по сравнению с привычными нам на Земле, и её изучение позволяет лучше понять, как ведут себя материалы в средах, которые трудно воспроизвести на Земле».

Более ранние исследования, в том числе под руководством Стерна, предполагали, что жидкость когда-то текла по Плутону в далёком прошлом. Новые данные идут дальше: они указывают на то, что жидкий азот может существовать под Спутником Планитией сегодня или присутствовал там совсем недавно.

Компьютерные модели под руководством доктора Оркана Умурхана, старшего научного сотрудника Института SETI, предлагают возможное объяснение этого механизма. Расчёты показывают, что азотный лёд на дне Спутника Планитии, толщина которого составляет несколько километров, может плавиться, образуя жидкий азот. Эта жидкость затем может подниматься по узким каналам к поверхности — подобно тому, как движется материал в лавовых или гейзерных трубках. Подъёму способствуют плавучесть или давление снизу.

Достигнув поверхности, жидкий азот может оставаться в жидкой форме достаточно долго, чтобы стекать вниз по леднику. При движении он может увлажнять окружающий азотный лёд и создавать тёмные отметины, замеченные «Новыми горизонтами».

«Думаю, огромное значение этих находок и интригующая картина, которую они рисуют, — отличная мотивация и повод для дальнейшего изучения физики твёрдого азота при очень низких температурах, — сказал Умурхан. — В частности, важно исследовать физические процессы, происходящие в твёрдых азотных материалах под напряжением и деформацией, которые могут вызывать их плавление. Эти процессы никогда не изучались в лаборатории по-настоящему детально».

Пока исследователи не обнаружили явных свидетельств такого типа придонного течения жидкости в других районах Плутона. Однако более половины поверхности карликовой планеты никогда не картографировалось в высоком разрешении, так что подобные процессы могут происходить и в других регионах.

Тот же механизм, связанный с плавлением и подъёмом жидкости, может объяснять активность и в других местах Солнечной системы. Один из возможных примеров — Тритон, крупнейший спутник Нептуна, где космический аппарат NASA «Вояджер-2» наблюдал гейзеры, бьющие с поверхности.

Учёные говорят, что для определения того, происходят ли подобные процессы где-либо ещё в далёкой Солнечной системе, потребуются дополнительные наблюдения Плутона и других планет пояса Койпера в высоком разрешении.

Лаборатория прикладной физики Университета Джонса Хопкинса в Лореле (Мэриленд) спроектировала, построила и эксплуатирует аппарат и миссию «Новые горизонты» для Директората научных миссий NASA. Управление программы планетарных миссий в Космическом центре Маршалла (MSFC) в Хантсвилле (Алабама) обеспечивает надзор NASA за «Новыми горизонтами». Юго-Западный научно-исследовательский институт в Сан-Антонио руководит миссией через главного исследователя доктора Алана Стерна, который возглавляет научную команду, работу с полезной нагрузкой и научное планирование. «Новые горизонты» — часть программы New Frontiers, которой управляет MSFC NASA.

Источники:

Материалы предоставлены Юго-Западным научно-исследовательским институтом.

S. A. Stern, Orkan Umurhan, Gary D. Clow, Robert S. Anderson, Alan Howard, Kelsi N. Singer. Evidence for Possible N2 Basal Flow beneath Pluto’s Northern Sputnik Planitia. The Planetary Science Journal, 2026; 7 (7): 185 DOI: 10.3847/PSJ/ae7e85