Skyscraper-size spikes of methane ice may surround Pluto's equator

Гигантские шпили метанового льда, достигающие размеров небоскребов, могут покрывать около 60% экваториальной области Плутона — это значительно больше, чем предполагали ученые ранее. Новые исследования выявили загадочные геологические структуры, которые не только расширяют представление о сложности поверхности карликовой планеты, но и открывают новые горизонты в изучении процессов формирования её ледяных формирований.

Первые сведения о таинственных шпилях

Исследование, опубликованное 5 июля в журнале Геофизические исследования планет, базировалось на данных, полученных космическим аппаратом NASA «Нью Хоризонз» (New Horizons). Этот аппарат совершил первый близкий пролет мимо Плутона 14 июля 2015 года и снял уникальные снимки, которые раскрыли тайны молодой науки о внешней поверхности этой карликовой планеты. В ходе этого пролета ученые заметили на его поверхности шпили из метанового льда, высотой около 300 метров — примерно как высота Эйфелевой башни — расположенные в ряд с интервалами до 7 километров. Эти структуры образовали так называемый «лезвийный ландшафт», демонстрируя необычайную геологическую активность.

География и физические характеристики шпилей

Обнаруженные шпили находились в регионе Тартарус Дорса — гористом участке чуть восточнее знаменитой области Тумбов Регион, которая получила название в честь формы сердца. Высоководные области вдоль экватора Плутона, словно укутанные в загадочный наряд, демонстрируют невероятную сложность структуры поверхности. Эти ледяные пирамиды, по форме напоминающие земные penitentes — снежные образования, возникающие на высотах, — достигают в высоту около 300 метров при ширине порядка нескольких метров. Аналогичные структуры обнаружены на спутнике Юпитера — Европе, а также вероятно сформированы на Марсе, что говорит о универсальности процессов, связанных с формированием чистого метанового льда в условиях экстремальных климатических условий.

Механизмы образования ледяных шпилей

Формирование таких ледяных шпилей связано с долгосрочными циклами конденсации и сублимации метана, управляемыми сезонными и орбитальными изменениями Плутона. Ученые предполагают, что подобные процессы приводят к формированию кристаллических столбов, которые растут и разрушаются под воздействием солнечного света и солнечной радиации, а также сезонных изменений температуры.

Отсутствие прямых изображений шпилей на темной стороне планеты не мешает ученым делать предположения о их наличии. Использование косвенных методов, таких как анализ отражательной способности поверхности при различных углах обзора, позволяет выявить особенности, связанные с наличием ледяных кристаллов и их структур.

Новые методы изучения и интерпретации данных

Поскольку камера «Нью Хоризонз» могла снимать только сторону Плутона, обращенную к аппарату, ученым пришлось прибегать к косвенным методам для оценки поверхности другой стороны. В частности, специалисты применили анализ отражательной способности поверхности при разных углах освещения, что помогло сгладить границы между темной и светлой сторонами — а также выявить области с повышенной шероховатостью, которая ассоциируется с наличием ледяных шпилей.

Ихан Мишра — постдокторант из Лаборатории реактивных двигателей в Пасадене и ведущий автор исследования — отметил, что более шероховатые поверхности создают больше теней, что делает их заметными даже при низком разрешении фотографий. Анализируя данные, ученые установили, что зоны, богатые метановым льдом, выглядят в среднем в два раза более шероховатыми, чем области, где льда меньше.

Распространение шпилей по экватору и их значение

Обнаруженные данные позволяют предположить, что подобные ледяные шпили покрывают около 60% экватора Плутона, охватывая практически всю ширину в 3000 километров — что примерно в пять раз превышает площадь материковых США. Этот «чертог шпилей» простирается по всему экватору между 30 градусами северной и южной широты, создавая пояс, подобный геологической полосу. На сегодняшний день остается неясным, является ли этот пояс сплошным или состоящим из отдельных участков, однако наличие столь обширной зоны подтверждает активность процессов формировании льда.

Климатические условия и процессы формирования

Модель предполагает, что образование и развитие шпилей зависит от продолжительных циклов конденсации метана и его сублимации в течение сезонных и орбитальных изменений. На Плутоне эти процессы регулируются его крайне вытянутой орбитой и крутыми сезонами, что создает оптимальные условия для формирования кристаллических структур именно в зоне экватора.

Эти данные позволяют предположить, что при определенных климатических условиях шпили могут расти в высоту и ширину, формируя сложные лезвия и колонны, что в свою очередь свидетельствует о мощных геологических и климатических движениях в недрах планеты.

Что дальше? Необходимость новых исследований

Для окончательного подтверждения существования ледяных шпилей на темной стороне Плутона необходимы новые миссии и более точные инструменты. Пока что косвенные методы — такие как анализ отражения света и шероховатости поверхности — дают ценную информацию, однако для полной картины потребуется отправка нового межпланетного аппарата.

Мишра и его коллеги считают, что будущие исследования могут помочь понять, как формируются такие уникальные ледяные образования, а также выяснить, как они взаимодействуют с климатическими и геологическими процессами в глубинах Плутона. Это откроет новые горизонты в понимании формирования ледяных планет и их спутников, а также возможностей существования подобных структур в других частях Солнечной системы.