Запознаване с Плутон

New Horizons продължава да помага за разкриването на тайните на ледената планета джудже. Кредит на изображението: Лаборатория за приложна физика на Университета Джон Хопкинс/Югозападен изследователски институт

New Horizons продължава да помага за разкриването на тайните на ледената планета джудже. Кредит на изображението: Лаборатория за приложна физика на Университета Джон Хопкинс/Югозападен изследователски институт


ОтМайк Съмърс,Университет Джордж Мейсън

Когато космическият кораб New Horizons направи свояпрелитане на Плутонна 14 юли 2015 г. имаше световен празник, който най -накрая получихмепървият ни подробен погледна този напълно нов тип планета във външните течения на нашата Слънчева система.


Но за тези от нас наНаучен екип на New Horizons, този ден и тези първи изображения бяха само началото. Оттогава гледам с удивление, докато космическият кораб „Нови хоризонти“ предава обратно ефектни изображения, които разкриват изненади навсякъде. Ние правихме открития след открития за ледената планета джудже Плутон и нейната луна Харон и това вероятно ще продължи, когато получим повече данни от космическия кораб. Ето обобщение на само някои от нашите научни резултати до момента.

Какво виждаме на повърхността на Плутон?

Може би една от най -големите изненади, очевидна от първите изображения, беше, че Плутон имаповърхност, която е изключително разнообразна.

Изглежда, че някои повърхности, като тези, които са силно натрупани от удари на астероиди, датират точно след формирането на Плутон преди около 4,5 милиарда години. Други региони показват доказателства за геоложка дейност, която може да е продължила през милиардните години на историята на Плутон. Огромни ледени вулкани (криовулкани) трябва да са формирали голяма част от историята на Плутон. Тези вулкани се задвижват от топли подземни течности, като може би вода и амоняк, вместо течна скална магма, която имаме на Земята, а тяхната грапава, корава повърхност е направена от неща, изригнали дълбоко от вътрешността на Плутон.




Sputnik Planum на Плутон завладя сърцата тук на Земята. Кредит на изображението: Лаборатория за приложна физика на Университета Джон Хопкинс/Югозападен изследователски институт

Sputnik Planum на Плутон завладя сърцата тук на Земята. Кредит на изображението: Лаборатория за приложна физика на Университета Джон Хопкинс/Югозападен изследователски институт

Други области, като неофициално наречения Sputnik Planum-азотен леден лед с форма на сърце, с размери на Тексас-не показват никакви доказателства за астероидни въздействия, което предполага непрекъсната повърхностна активност, като например конвекция на лед от подземието. Тази повърхност не може да бъде на повече от 10 милиона години - мигване на окото в геоложки мащаб!

Плутон е геологически активен! Съмнявам се, че има един човек на Земята, който би очаквал да види това!


От какво е направен Плутон?


Разнообразните химически състави, които сме виждали на Плутон, ни дават някои важни улики за разбиранеГеоложка история и климат на Плутон.

Суровите, ледени равнини с кораби на Плутон. Кредит на изображението: Лаборатория за приложна физика на Университета Джон Хопкинс/Югозападен изследователски институт

Суровите, ледени равнини с кораби на Плутон. Кредит на изображението:НАСА/Лаборатория по приложна физика на Университета Джон Хопкинс/Югозападен изследователски институт

Изображенията с висока разделителна способност от камерите на New Horizons показват различни ледени резервоари по повърхността на Плутон. Изследвайки отразените спектри от повърхността, ние идентифицирахме няколко различни вида лед: по -специално азот, метан и въглероден оксид. Разположението и характеристиките на тези ледени резервоари означават, че е имало дълги епохи от транспорта на лед по повърхността на планетата джудже.

По -тъмен фурнир върху ледовете вероятно е толинов материал - органични съединения, обработени от слънчева радиация. Те се произвеждат бавно в атмосферата на Плутон и леко валят, дори сега, върху повърхността. Огромна по-тъмна област, неофициално наречена Cthulhu Regio, има слой с дебелина метър от този органичен толинов материал, който се е натрупвал в продължение на милиарди години. Замразената вода е едно от най -силните твърди вещества при ниските температури, които виждаме на Плутон. Вярваме, че ледените планини, които се простират на няколко мили над повърхността, са направени от воден лед - най -големите кубчета лед в Слънчевата система.


Харон също ни подготви някои големи изненади. Най -голямата луна на Плутон има разширена екваториална област от гладки равнини, която също може да се дължи на материал, изригнал от вътрешността на Харон чрез ледени вулкани, които след това течаха над повърхността му преди около четири милиарда години. Подозираме, че тогава океанът на подпочвената вода на Харон замръзна, причинявайки глобални фрактури, тъй като Луната се разширява по размер (водата се разширява, когато замръзне).

Харон има тъмни полюси, които може да са свързани с летливи газове, избягали от атмосферата на Плутон, само за да бъдат уловени от студените полюси на Луната. Тези газове предизвикват химични реакции на повърхността, които според нас произвеждат по -тъмен цвят на полюсите.

Как действа атмосферата на Плутон?

Theинструментът на Алиса на космическия корабнаправи наблюдения на преминаването на слънчева светлинапрез атмосферата на Плутон. Виждаме абсорбционни характеристики, които показват атмосфера, съставена от азот (като Земята) с метан, ацетилен и етилен като второстепенни съставки.

Малкият размер и ниската гравитация на Плутон го карат да задържа атмосферата си много по -слабо от по -големите планети като Земята (която има 16 пъти по -силна гравитация от Плутон). Преди срещата на New Horizons очаквахме, че това ще създаде атмосфера, която беше значително разширена и бързо избяга в космоса. Но се оказа, че горната атмосфера е много по -студена, отколкото си мислехме, че е и по -компактна - атмосферата не се простира толкова далеч в космоса, колкото очаквахме, а скоростта на изпускане на атмосферните газове е изключително бавна. Но защо атмосферата е толкова студена, все още е пълна загадка.

Мъглата на Плутон е фотохимичен смог. Кредит на изображението: Лаборатория за приложна физика на Университета Джон Хопкинс/Югозападен изследователски институт

Мъглата на Плутон е фотохимичен смог. Кредит на изображението: Лаборатория за приложна физика на Университета Джон Хопкинс/Югозападен изследователски институт

Като атмосферен учен открих, че най -удивителното откритие е блестящата, светлосиня, глобално обширна мъгла, която можем да видим, защото голям брой малки атмосферни частици разпръскват слънчевата светлина. Тази мъгла се простира на стотици километри в космоса и в нея са вградени над 20 много тънки, но далеч по -ярки слоя. Подозираме, че тънките слоеве са произведени от някакъв вид атмосферна вълна, която причинява локализирани области на кондензация на някакъв все още неизвестен газ. Най -голямата луна на Сатурн, Титан, показва подобно наслояване на мъгла в горната си атмосфера. Така че може да има някои интересни сравнителни планетарни изследвания, които произлизат от анализа на данните от Плутон.


Откъде са дошли луните на Плутон?

Произходът наПетте луни на Плутоне отдавнашен въпрос. Но наблюденията при прелитане ни дадоха някои критични данни, които ни бяха необходими, за да разработим убедителни обяснения.

Ние вярваме, че Харон е почти толкова стар, колкото Плутон, като се е формирал, когато Плутон е бил много малък. Ударът между Плутон и друг голям обект от пояса на Кайпер в началото на тяхната история изхвърли огромно количество отломки в орбита около Плутон. С течение на времето тези орбитални отломки се сляха в Харон.

Предишни спекулации бяха, че четирите по -малки луни всъщност са астероиди, уловени от гравитацията на Плутон, когато преминават твърде близо до планетата джудже. Но наблюденията на New Horizons показаха, че тези четири луни имат необичайно висока отразяваща способност - много по -различна от изключително тъмните материали, които виждаме на астероидите във външната Слънчева система. Това доведе до убедителен аргумент, че по -малките луни също са направени от отломки от същото въздействие, което формира Харон.

Атмосферата на Плутон е буферирана от протони и електрони, които струят от слънцето като слънчевия вятър. Кредит на изображението: H.A. Уивър и др.

Атмосферата на Плутон е буферирана от протони и електрони, които струят от слънцето като слънчевия вятър. Кредит на изображението: H.A. Уивър и др.

Как Плутон взаимодейства с космическата си среда?

С приближаването на космическия кораб „Нови хоризонти“ към Плутон имаше известна загриженост, че малко количество отломки все още може да остане в орбита около планетата джудже. Сблъсъкът между New Horizons и дори една частица отломки с размер на пясъчно зърно може да причини значителни щети или евентуално да унищожи космическия кораб.

Изграденият от учениците Брояч на прах, който измерва частици прах с малки микрометри в космоса, открива само една частица по време на прелитането-и тя е твърде малка, за да причини повреда на космически кораби. Това означава, че средата на Плутон вече е до голяма степен лишена от отломки - всичко това вероятно е пометено от луните в началото на историята на системата.

Броячът на студентски прах е част от научния полезен товар New Horizons & apos; носи от десетилетие. Кредит на изображението: НАСА/New Horizons

Броячът на студентски прах е част от научния полезен товар, който New Horizons носи от десетилетие. Кредит на изображението:НАСА/Нови хоризонти

TheКосмическите кораби New Horizons също носеха инструментида проучи какво се случва сСлънчев вятъркогато се сблъска с атмосферата на Плутон. Подробният начин, по който частиците на слънчевия вятър от слънцето взаимодействат с атмосферата на планетата, дава важни улики за естеството на тази атмосфера, особено колко далеч се простира в космоса и скоростта на изпускане на атмосферните газове. Областта на взаимодействие между Плутон и слънчевия вятър се наблюдава много по -малка от очакваното, само около 12 диаметъра на Плутон в диаметър. Това означава, че атмосферата е по -малка от очакваното и затова тези резултати потвърждават наблюденията на Алиса, че горната атмосфера е много по -студена от очакваното.

Толкова много предстои

Това са само някои от многото вълнуващи и неочаквани резултати от прелитането на Плутон и Харон на New Horizons. Откритията, които вече направихме, ще означават, че учебниците по планетарна наука трябва да бъдат пренаписани. И все пак тази извадка от резултатите на New Horizons е само от върха на ледена планина от данни, които ще анализираме и ще пишем документи в продължение на много години, може би десетилетия. Данните са толкова богати на неща, които никога не сме виждали досега, че съм сигурен, че предстоят още много изненади.

Харесва ли ви ForVM? Регистрирайте се за нашия безплатен ежедневен бюлетин днес!

Разговорът

Майк Съмърс, Професор по планетарни науки и астрономия,Университет Джордж Мейсън

Тази статия първоначално е публикувана наРазговорът. Прочететеоригинална статия.