Загадочные полосы на Плутоне оказались дюнами из метанового песка

Фрагмент равнины Спутника. Для наглядности стрелками были выделены некоторые полосы. (Фотография была сделана зондом «Новые Горизонты» 15 июля 2015 года. Credit: NASA.)

Плутон преподнёс немало загадок учёным, когда несколько лет назад АМС «Новые Горизонты» исследовала вблизи этот далёкий, холодный и загадочный мир. Самой интересной «достопримечательностью» Плутона является, пожалуй, равнина Спутника (Sputnik Planitia), расположенная в регионе Томбо (или Сердце Плутона). Это название равнине дали исследователи NASA в честь Первого искусственного спутника Земли, запущенного Советским Союзом 4 октября 1957 года. Это огромная ледяная равнина с площадью в тысячи квадратных километров. На ней отсутствуют даже небольшие картеры, а вся поверхность как бы состоит из огромных «клеток», отделённых друг от друга более тёмными и углублёнными участками. Над поверхностью равнины Спутника, как острова в земных океанах, возвышаются отдельные ледяные скалы, которые, как считают учёные, ещё и очень медленно движутся. Но если причину образования этих необычных структур учёные поняли уже давно, то приоткрыть тайну странных полос, которые покрывают некоторые участки равнины Спутника, исследователи смогли только сейчас.

На первом изображении стрелками обозначены эти самые полосы. Они вытянуты в огромные параллельные ряды, больше всего напоминая дюны, образованные ветром из песка. Но откуда на Плутоне ветер? Ведь его атмосфера, существующая только в перигелии, сильно разрежена. Да и откуда на Плутоне взялся песок? И из чего тогда состоят его песчинки?

Дюны равнины Спутника на Плутоне (слева) в сравнении с дюнами в пустыне Такла-Макан на Земле (справа). (Сredit: M. W. Telfer et al./Science.)

Долго учёные не могли найти ответы на эти вопросы, но группа географов, физиков и астрономов из Великобритании, Германии и США под руководством Мэтта Телфера провела соответствующее моделирование и смогла объяснить появление этих образований.

Эти полосы действительно являются дюнами. Они образовались в результате переноса очень мелких частичек метанового льда атмосферными потоками с расположенных вблизи равнины гор. Причём скорость этих потоков очень мала (не превышает и десяти метров в секунду), а причина их появления — разность давления атмосферы Плутона над равниной Спутника и окружающей её горами. Эти атмосферные потоки всегда идут от гор к равнине. Из-за этого все обнаруженные полосы находятся на расстоянии не более 75 километров от горного массива и всегда повёрнуты перпендикулярно основному направлению ветра. Частички, попав на равнину, образуют дюны по такому же механизму, что и на Земле.

Но какова природа песчинок этих дюн, как они образовались? Для ответа на этот вопрос исследователи воспользовались данными спектрометра аппарата «Новые Горизонты». И тогда выяснилось, что дюны преимущественно состоят из метанового льда. Причём размер кристаллических частичек метана не должен превышать 300 нм, иначе слабым атмосферным потокам не хватит энергии для их переноса. А образуются частички в перигелии (ближайшей к Солнцу точке орбиты), когда азотные и метановые льды начинают сублимироваться. Во время этого процесса в атмосферу и попадают мелкие метановые кристаллики, которые подхватываются атмосферными потоками и переносятся к равнине Спутника.

Расчёты исследователей показывают, что возраст дюн не должен быть больше 500 тысяч земных лет, но он, скорее всего, не превышает и несколько сотен земных лет. Если это действительно так, то дюны возникают при приближении к перигелию, а исчезают в афелии (самой дальней от Солнца точке орбиты).

Исследование опубликовано в журнале Science.