Ледяное сердце Плутона заставляет ветры дуть
Дата: 4 февраля 2020 года
Источник: американский геофизический Союз
Краткие сведения: Согласно новому исследованию, "бьющееся сердце" замороженного
азота возбуждает ветры Плутона и может объяснить особенности на его поверхности.
Знаменитая сердцевидная структура Плутона, названная область Томбо, быстро стала известной после того, как миссия Новые Горизонты передала кадры карликовой планеты в 2015 году и показала, что это вовсе не бесплодный мир, как думали о Плутоне раньше.
Теперь новые исследования показывают, что знаменитое азотное сердце Плутона управляет его атмосферной циркуляцией. Открытие того, как ведет себя атмосфера Плутона, дает ученым еще одно возможность для сравнения с нашей собственной планетой. Такие находки могут выявить как сходные, так и отличительные черты между Землей и карликовой планетой, находящейся на расстоянии нескольких миллиардов километров.
Газообразный азот — элемент, также присутствующий в воздухе на Земле — содержится в большей части тонкой атмосферы Плутона, наряду с небольшим количеством парниковых газов: окиси углерода и метана. Замерзший азот также покрывает часть поверхности Плутона в форме сердца. В течение дня тонкий слой этого азотного льда нагревается и превращается в газ. Ночью газ конденсируется и снова оседает в виде льда. Такой ежедневный круговорот, как биение сердца, прокачивает азотные ветры вокруг карликовой планеты.
Новое исследование в Журнале геофизических исследований AGU: Planets предполагает, что этот цикл заставляет атмосферу Плутона вращаться в противоположном направлении к направлению вращения карликовой планеты, так называемое ретро-вращение. Когда ветер проходит вблизи поверхности, он переносит тепло, кристаллики льда и частицы тумана, которые создают темные ветровые полосы на равнинах через северные и северо-западные регионы.
"Это подчеркивает тот факт, что атмосфера Плутона и ветры, даже если плотность атмосферы очень низкая, могут воздействовать на поверхность", - сказал Танги Бертран, астрофизик и планетолог из Исследовательского центра NASA Ames в Калифорнии и ведущий автор этого исследования.
Большая часть азотного льда Плутона приурочена к области Томбо. Его левый "лепесток" – это 1000-километровый ледяной щит, расположенный в 3-километровой впадине под названием Равнина Спутника – область, которая содержит большую часть азотного льда карликовой планеты. Правая "доля" сердца состоит из высокогорий и богатых азотом ледников, которые переходят в котловину.
"До New Horizons все думали, что Плутон будет бильярдным шаром – совершенно гладким, почти без разнообразия", – сказал Бертран – но здесь совсем другое дело. Там велико разнообразие различных ландшафтов, и мы пытаемся понять, что там происходит."
Западные ветра
Бертран и его коллеги задались целью определить, как циркулирующий воздух, который в 100 000 раз тоньше, чем атмосфера у Земли, может формировать объекты на поверхности. Команда собрала данные с пролета New Horizons за 2015, чтобы описать топографию Плутона и его одеяла из азотного льда. Затем они смоделировали азотный цикл с помощью моделей прогноза погоды и оценили, как именно и куда дуют ветры по поверхности.
Группа обнаружила, что ветры Плутона дующие выше 4 километров над поверхностью, движутся на запад в течение большей части года – в противоположном направлении от вращения карликовой планеты. Поскольку азот в пределах области Томбо испаряется на севере и конденсируется и оседает в виде льда на юге, его движение, согласно новому исследованию, вызывает возникновение западных ветров. Ни в одном другом месте Солнечной системы нет такой атмосферы, за исключением, возможно, спутника Нептуна Тритона.
Исследователи также обнаружили сильное течение движущегося приповерхностного слоя воздуха вдоль западной границы бассейна Равнины Спутника. Воздушный поток подобен таким ветрам на Земле, как Куросио вдоль восточного края Азии. Атмосферный азот, замерзающий и оседающий в виде льда, согласно новым данным, приводит в действие весь этот ветровой механизм. Высокие скалы Равнины Спутника, запирают холодный воздух внутри котловины, где он циркулирует и разгоняется, когда проходит через западный регион.
Высокая интенсивность Западного пограничного течения заинтересовала Кэндис Хансен-Кохарчек, планетолога из Института планетологии в Тусоне, штат Аризона.
"Это очень похоже на то, что связано с топографией или особенностями окружающей обстановки", - сказала она - "Я впечатлена тем, что модели Плутона продвинулись до такой степени, что уже можно рассуждать о тамошней погоде."
В более широком масштабе Хансен-Кохарчек считает новое исследование интригующим. "Вся эта концепция бьющегося сердца Плутона – замечательный способ размышлять об этом" – добавила она.
Эти модели ветра, исходящие из азотного сердца Плутона, могут объяснить, почему на нем расположены темные равнины и ветровые полосы к западу от Равнины Спутника. Ветры могут переносить тепло, которое согревало бы поверхность, или могли разрушать и затемнять лед, перемещая и осаждая частицы льда и тумана. Если бы ветры на карликовой планете вращались в другом направлении, ее ландшафты могли бы выглядеть совершенно иначе.
"Равнина Спутника может быть столь же важна для климата Плутона, как океан для климата Земли", – сказал Бертран. "Если вы удалите Равнину Спутника - если вы удалите сердце Плутона – у вас уже не будет такого же кровообращения" – добавил он.
Новые открытия позволяют исследователям исследовать атмосферу экзотического мира и сравнивать то, что они открывают, с тем, что они знают о Земле.
"У Плутона есть какая-то своя тайна для каждого" - сказал Бертран.
(с) https://www.sciencedaily.com/releases/2020/02/200204112548.h...
Переведено мной
