Все новости

Незамерзающий океан Плутона объяснили месторождениями метана. Газ мог появиться там благодаря цепочке химических реакций, а также его могли принести на себе кометы

Исследователи из Японии по-новому объяснили, почему подо льдом Плутона есть незамерзающий океан. Они считают, что этому помогает значительный слой из пузырьков метана, который отделяет океан от ледяной поверхности небесного тела. Отсюда следует, что подобные океаны могут существовать на ряде других тел Солнечной системы.

В 2016 году фотографии космического зонда «Новые горизонты» позволили ученым сделать довольно однозначный вывод о том, что под поверхностью Плутона есть океан. На это указывало существование равнины Спутник — очень большой и сравнительно ровной низины с поверхностью из довольно яркого (то есть относительно молодого) льда. По всей видимости, его источником было нечто вроде криоизвержений из подповерхностного океана.

Однако этот вывод вызвал очень большие проблемы у планетологов. Само существование океана сомнению подвергнуть сложно, но возникает вопрос: за счет чего он все еще остается жидким? Плутон довольно небольшая карликовая планета, с диаметром около 2370 километров, при этом интенсивность солнечного света на его среднем удалении от Солнца в полторы тысячи раз меньше, чем на орбите Земли. То есть это очень холодное тело, при этом, в отличие от спутников Юпитера (типа Европы, у которой тоже есть океан под поверхностью), рядом нет громадного тела, которое могло бы разогревать Плутон приливным взаимодействием. По всем моделям, существовавшим до 2016 года, океан внутри Плутона должен был бы давно остыть. Чтобы объяснить это противоречие, астрономы попробовали предположить, что океан Плутона очень соленый или состоит из смеси льда и воды. Оба эти фактора могут значительно снизить точку замерзания.

Читайте также: Баттл планетарного значения. Алан Стерн vs. Рон Экерс: что считать планетой?

Но и эти объяснения оказались неудовлетворительными. Быстро подсчитали, что контакт с океаном даже высокой солености должен разогревать кору Плутона (состоит из водяного льда) так сильно, что она неизбежно будет иметь высокую «текучесть» льда, то есть быть почти одинаковой толщины. Между тем те же снимки «Новых горизонтов» показали на Плутоне сложный рельеф, с большим перепадами высот. Получается, ни одно существующее объяснение того, почему местный океан не замерз, не годилось.

Авторы новой работы выдвинули принципиально новое соображение, позволяющее объяснить эту сложную ситуацию. Они предположили, что под слоем водяного льда есть слой газогидратов, подобных тем, что существуют на дне полярных морей Земли. В этом случае кристаллическая решетка водного льда как бы ловит молекулы метана в ловушку, из которой они не могут вырваться. Особенность ситуации в том, что теплопроводность такого соединения в несколько раз ниже, чем у водного льда, то есть это очень хороший теплоизолятор. Когда исследователи включили его в моделирование тепловой эволюции недр Плутона, то обнаружили, что при наличии газогидратного слоя между океаном Плутона и его ледяной корой океан может не замерзать многие миллиарды лет.

Схема внутреннего строения Плутона
Описание
Схема внутреннего строения Плутона

Новая модель действительно выглядит убедительнее большинства предыдущих: с ее помощью можно объяснить не только то, как небольшой Плутон, несмотря на умеренное тепло от своего ядра, миллиарды лет сохраняет жидкий океан, но и то, почему при этом толщина его ледяной коры так значительно колеблется и, соответственно, почему у него столь сложный рельеф. Однако работа ставит и новые вопросы — например, откуда на карликовой планете могло бы взяться такое количество метана?

На Земле практически весь метан считается материалом органического происхождения — ученые считают, что это остатки органики далеких геологических эпох. Очевидно, что Плутон вряд ли мог поддерживать мощную биосферу в любой момент своей истории. Авторы работы предполагают два неорганических сценария получения метана в его недрах. Согласно первому, газ образовался после того, как силикатные породы ядра Плутона нагрелись в присутствии воды. В результате образовался водород, из которого затем, после реакций с углеродсодержащими материалами, получился метан. По второму сценарию метан появился на Плутоне благодаря кометам. Один из сценариев не исключает другой, хотя пока сделать выбор между ними сложно.

Важный вывод работы заключается в том, что, если такой сценарий работает на Плутоне, такие же процессы могли происходить и на других льдистых телах Солнечной системы, которые далеки как от Солнца, так и от планет-гигантов. Это может означать, что подповерхностные водные океаны в нашей системе куда более распространены, чем считалось ранее.

 Иван Ортега