Космический аппарат New Horizons в июле 2015 года обнаружил на поверхности Плутона необычную структуру, которая своей формой напоминала сердце. Образование, названное Sputnik Planitia, озадачило ученых своей странной формой, геологическим составом и рельефом.
Спустя 10 лет международной группе исследователей удалось построить модель, которая объясняет его появление — но опровергает другие гипотезы. Об открытии сообщают Бернский университет (Швейцария) и Аризонский университет (США).
«Белое сердце»
Главная странность найденного образования — в том, что Sputnik Planitia серьезно отличается от всей остальной поверхности планеты. На снимках белый цвет пятну придает материал с высокой отражательной способностью.
«Яркий внешний вид Sputnik Planitia обусловлен тем, что она заполнена преимущественно белым азотным льдом, который движется, постоянно сглаживая поверхность. Почти вся остальная поверхность Плутона состоит из метанового льда и его производных», — объясняет доктор Гарри Баллантайн из Бернского университета.
Западная каплевидная часть сердца, которая оказалась в центре данного исследования, занимает площадь 1200 на 2000 километров — это немногим меньше всей Восточно-Европейской равнины. И при этом находится ниже на три-четыре километра по сравнению со всей остальной поверхностью планеты.
Не сердце, а «шрам»
Чтобы понять, откуда взялась западная часть пятна, ученые воспользовались методами численного моделирования. Удары симулировали, меняя параметры состава Плутона и ударного элемента, скорость и угол возможного столкновения.
«Формирование Sputnik Planitia дает важное представление о самых ранних периодах истории Плутона. Расширив наше исследование, включив в него более необычные сценарии формирования, мы получили совершенно новые варианты эволюции Плутона, которые могут быть применимы и к другим объектам пояса Койпера», — говорит Адин Дентон из Лунной и планетарной лаборатории Аризонского университета.
В итоге команда получила сценарий развития событий, при котором Плутон столкнулся с объектом, диаметр которого около 700 км (чуть больше, чем расстояние между Москвой и Санкт-Петербургом). При этом каплевидная форма следа, то есть западной половинки «сердца», указывает на то, что удар был косым, а не лоб в лоб.
Кратер, дно которого находится ниже общего уровня поверхности Плутона, стал своеобразным сосудом для азотного льда, который скатывался туда и задерживался, в итоге быстро накопившись в больших количествах. При этом пока непонятно, как сформировалась вторая, восточная, «половинка сердца». Ученые предполагают, что эта зона покрылась тем же азотным льдом, но более тонким слоем, и это связано со Sputnik Planitia.
Ядро с кляксой
Еще одним вопросом, на который удалось найти ответ благодаря моделированию, стало то, почему пятно не «уплывает» к полюсам. А это должно было произойти, так как на месте кратера сложился локальный дефицит массы. В реальности низина находится около экватора.
Предыдущая гипотеза предполагает, что в этом мог бы быть виноват подземный океан жидкой воды наподобие тех, что, согласно расчетам, должны быть у некоторых других планетарных тел во внешней Солнечной системе. Если кора планеты в месте удара оказывается слишком тонкой, то там теоретически может образоваться карман, в котором скапливается больше воды, чем в других частях планеты. И тогда кратер и масса воды уравновешивались бы.
Однако, в этом исследовании удалось доказать возможность иного варианта. Дело в том, что каплевидная форма следа от удара позволяет предположить: скорость движения тела, врезавшегося в Плутон, была достаточно низкой, а ядро объекта — очень прочным.
«Ядро самого Плутона настолько холодное, что формирующие планету породы остались очень твердыми и не расплавились, несмотря на жар от удара. А благодаря углу удара и малой скорости ядро ударившего небесного тела не погрузилось в ядро Плутона, а превратилось в кляксу на его [ядра Плутона] поверхности. То есть, остаток ядра этого другого массивного тела находится где-то под Sputnik Planitia, Плутон его так и не "переварил"», — поясняют ученые.
Это означает, что «клякса», находящаяся под кратером, дает дополнительную массу и уравновешивает всю конструкцию планеты.