Почему на Хароне красные полюса? Ещё одно объяснение

Новая теория объясняет необычный красно-ржавый оттенок поверхности спутника Плутона Харона, а также других объектов пояса Койпера. На этот раз красную полярную шапку связывают с миграцией к полюсам и замерзанием метана, высвободившегося в результате деятельности криовулканов на космическом теле.

Почему на Хароне красные полюса? Ещё одно объяснение

Некоторое время назад выяснилось, что много ледяных космических тел из пояса Койпера полностью или частично покрыты материалом с красновато-коричневым оттенком. Предполагается, что этот материал является разновидностью толинов — класса органических полимеров, которые возникают, когда органическое вещество подвергается действию ультрафиолетового излучения. Термин используется для такого класса веществ, которые обнаруживают на отдалённых телах Солнечной системы — спутниках газовых планет или карликовых планетах пояса Койпера, но изначально его ввели для обозначения протоорганических веществ, которые получались в экспериментах по «зарождению жизни в пробирке» (экспериментах Миллера—Юри 1950-х годов). Но такой результат вызвал больше вопросов, чем ответов: прежде всего непонятно, откуда на этих карликовых планетах взялась органика. На этот счёт пока существуют несколько конкурирующих гипотез, и ни одна из них ещё не вырвалась вперёд. Новое объяснение предполагает, что материал образовался из метана, который в свою очередь отложился на полюсах Харона из криовулканов. Статья группы планетологов из университета Purdue с очередной правдоподобной гипотезой вышла в сентябре 2022 года в Nature Communications.

Почему на Хароне красные полюса? Ещё одно объяснение
Температура на поверхности Харона на протяжении одного «года» на Хароне (синий цвет) и предполагаемая температура на другом теле пояса Койпера — Седне (оранжевый цвет)

Для проверки теории астрономы обратили внимание на один из самых изученных объектов пояса Койпера — на «луну» Плутона под названием Харон. На её северном поясе как раз прослеживается шапка из толина. Предыдущие попытки объяснить её происхождение связывали её с Плутоном: газы, которые выбрасываются с его поверхности в космическое пространство, неизбежно достигают и спутника и могут конденсироваться, образуя налёт на его поверхности. Но исследования также указывают на то, что спутник в своё время был покрыт жидким океаном, содержащим множество соединений включая метан.

При замерзании океана метан мог «вмерзать» в лёд — точно так же, как метан и другие парниковые газы на Земле захватываются вечной мерзлотой и могут высвобождаться в атмосферу, если в результате климатических изменений происходит её подтаивание. Но при замерзании масс воды давление возрастает, и во льду могут формироваться трещины, которые приводят к извержениям криовулканов. В таких извержениях наружу может высвобождаться некоторое количество захваченного метана. Если газ может дрейфовать по поверхности планеты, часть его попадает и на полюсы и замерзает там, выпадая в виде слоя отложений. За миллионы лет такая шапка получает изрядную долю радиоактивного излучения от Солнца, несмотря на солидное расстояние, и соответственно краснеет.

Почему на Хароне красные полюса? Ещё одно объяснение
Миграция молекул метана к полюсам Харона

Астрофизики провели компьютерное моделирование перемещения молекул метана в атмосфере Харона и рассчитали, сколько метана может при этом высвободиться и покинуть планету, и какая доля его при этом может мигрировать к полюсам. Их оценки дают 1000 миллиардов тонн газа, который мог осесть в виде шапки вблизи северного полюса. Такого количества вполне достаточно, чтобы образовать заметный в телескоп покров специфического цвета.

Почему на Хароне красные полюса? Ещё одно объяснение
Спутник Плутона Харон — комбинированный снимок аппарата New Horizons

Напомним, что основной массив сведений о Плутоне, его спутнике Хароне и некоторых других объектах пояса Койпера получен с аппарата New Horizons, который в 2015 году совершил облёт Плутона и отправился к более удалённым космическим телам. Тогда же и были составлены подробные карты Плутона и Харона, которыми пользуются планетологи (фрагмент такой карты с Долиной Вулкана, или Vulcan Planitia на Хароне виден на картинке ниже).

Почему на Хароне красные полюса? Ещё одно объяснение
Vulcan Planitia на Хароне

О некоторых новых результатах исследования этих карликовых тел по мотивам съёмки «Новых горизонтов» есть отдельные статьи, например, смотрите заметку про метановые шапки на Плутоне.

Подготовка материала: Сергей Шапиро

Ссылка на источник