Геология Плутона

редактировать

Вид Плутона с высоким разрешением MVIC в улучшенном цвете, иллюстрирующий var Изменения в составе поверхности

Геология Плутона состоит из характеристик поверхности, коры и внутренних частей Плутона. Из-за удаленности Плутона от Земли глубокое изучение с Земли затруднено. Многие подробности о Плутоне оставались неизвестными до 14 июля 2015 года, когда New Horizons пролетел через систему Плутона и начал передавать данные обратно на Землю. Когда это произошло, было обнаружено, что Плутон обладает замечательным геологическим разнообразием, причем член команды New Horizons Джефф Мур сказал, что он «столь же сложен, как и Марс». Последняя передача данных о Плутоне New Horizons была получена 25 октября 2016 года. В июне 2020 года астрономы сообщили о доказательствах того, что у Плутона мог быть подземный океан, и, следовательно, он мог быть обитаемым, когда он был впервые сформирован.

Содержание
  • 1 Поверхность
    • 1.1 Мягкие ледяные равнины и ледники
    • 1.2 Водно-ледяные горы
    • 1.3 Древняя изрытая кратерами местность
    • 1.4 Северные широты
    • 1.5 Тартар Дорса
    • 1.6 Возможный криовулканизм
  • 2 Внутренняя структура
  • 3 См. Также
  • 4 Ссылки
  • 5 Внешние ссылки
Поверхность
Полигональный объект к северу от темных экваториальных областей на Плутоне. (11 июля 2015 г.)
Части поверхности Плутона, нанесенные на карту New Horizons. Центр находится на 180 градусах долготы (диаметрально противоположно спутнику Харону).

Более 98 процентов поверхности Плутона состоит из твердого азота со следами метана и окиси углерода. Лицо Плутона, ориентированное к Харону, содержит больше твердого метана, тогда как противоположная сторона содержит больше азота и твердого монооксида углерода. Считается, что распространение летучих льдов зависит от сезона и больше зависит от солнечной инсоляции и топографии, чем от подземных процессов.

Карты, полученные на основе изображений, полученных с помощью космического телескопа Хаббл (HST), вместе с кривой блеска Плутона и периодическими изменениями его инфракрасного спектра, указывают на то, что поверхность Плутона очень разнообразна, с большими различиями как в яркости, так и в цвете, с альбедо от 0,49 до 0,66. Плутон - одно из самых контрастных тел в Солнечной системе, с таким же контрастом, как спутник Сатурна Япет. Цвет варьируется от угольно-черного, темно-оранжевого и белого. Цвет Плутона больше похож на цвет Ио с немного большим количеством оранжевого, значительно менее красным, чем Марс. Данные New Horizons предполагают одинаково изменчивый возраст поверхности Плутона: древняя, темная, гористая местность (например, Ктулху), расположенная рядом с яркой, плоской и практически лишенной кратеров Sputnik Planitia и различными ландшафтами среднего возраста и цвета.

В период с 1994 по 2003 год цвет поверхности Плутона изменился: северный полярный регион стал ярче, а южное полушарие потемнело. Общая покраснение Плутона также существенно увеличилось в период с 2000 по 2002 год. Эти быстрые изменения, вероятно, связаны с сезонной конденсацией и сублимацией частей атмосферы Плутона, усиленной экстремальным наклоном оси Плутона и высокий эксцентриситет орбиты.

Распространение более 1000 кратеров всех возрастов на Плутоне. Различия в плотности указывают на длительную историю изменчивой геологической активности. Геологическая карта Sputnik Planitia и окрестностей (контекст ) с краями конвективных ячеек, обведенными черным

мягкими ледяными равнинами и ледниками

Sputnik Planitia, похоже, состоит из льдов, более летучих, мягких и более плотных, чем водно-ледяная коренная порода Плутона, включая азот, монооксид углерода и твердый метан. Многоугольная структура с конвекционной ячейкой видна на большей части равнины. Кратеров обнаружено не было, что указывает на то, что возраст его поверхности должен быть менее 10 миллионов лет. Для объяснения отсутствия кратеров предлагается ряд механизмов, в том числе криовулканизм (вулканы, извергающие летучие вместо магмы), конвективный переворот и вязкая релаксация - процессы это стерло бы отрицательную топографию. Можно увидеть, как ледники, состоящие, вероятно, из твердого азота, текут из плоскогорья в соседние впадины и кратеры. Азот с равнины, по-видимому, перенесся через атмосферу и отложился в тонком слое льда на возвышенностях к востоку и югу от равнины, образуя большую яркую восточную часть Tombaugh Regio. Похоже, что ледники текут обратно в плоскогорье через долины с этих восточных гор.

Локализация замороженного окиси углерода в Sputnik Planitia (более короткие контуры представляют более высокие концентрации). Полигональные формы льда в южной части Sputnik Planitia (контекст ) из-за конвекции. Темные пятна во впадинах в левом нижнем углу - это ямы. Крупным планом вид сублимационных ям (контекст ) в Sputnik Planitia Дополнительные виды сублимационных ям Sputnik Planitia (контекст ) ; некоторые (левое изображение) имеют темный материал в пределах

Водно-ледяные горы

Горы высотой в несколько километров встречаются вдоль юго-западных и южных краев Sputnik Planitia. Водяной лед - единственный лед, обнаруженный на Плутоне, который достаточно прочен при плутонских температурах, чтобы выдерживать такие высоты.

Древняя изрезанная кратерами местность

Ктулху Регио и другие темные области имеют множество кратеров и следов твердого метана. Считается, что темно-красный цвет происходит из-за толинов, выпадающих из атмосферы Плутона.

Северные широты

Средние северные широты демонстрируют разнообразие ландшафта, напоминающее поверхность Тритона. Полярная шапка, состоящая из твердого метана, «разбавленного толстой прозрачной пластиной твердого азота», несколько темнее и краснее.

Тартар Дорса

Змеиная кожа, образованная пенитентами, покрывающими Тартар Дорса.

Западная часть северного полушария Плутона состоит из обширного, весьма своеобразного набора 500-метровые горы, неофициально называемые Тартар Дорса; расположение и форма гор похожи на чешую или кору деревьев. В статье Nature, опубликованной в январе 2017 года доктором Джоном Мурсом и его коллегами, эти ледяные гребни идентифицированы как penitentes. Пенитентес - это ледяные впадины, образованные эрозией и окруженные высокими шпилями. Плутон - единственное планетное тело, кроме Земли, на котором были идентифицированы пенитенты. Хотя пенитенты были выдвинуты гипотезой о спутнике Юпитера Европе, современные теории предполагают, что для их образования может потребоваться атмосфера. Мур и его коллеги предполагают, что penitentes Плутона растут только в периоды высокого атмосферного давления со скоростью примерно 1 сантиметр за орбитальный цикл. Эти пенитенты, по-видимому, сформировались за последние несколько десятков миллионов лет, и эта идея поддерживается редкостью кратеров в этом регионе, что делает Тартар Дорса одним из самых молодых регионов на Плутоне.

Пересекая и то и другое. Тартар Дорса и сильно изрезанный кратерами северный ландшафт Плутона (образовавшийся позднее обоих) представляет собой набор из шести каньонов, исходящих из одной точки; самая длинная, неофициально названная Слейпнир Фосса, составляет более 580 километров. Считается, что эти пропасти возникли из-за давления, вызванного подъемом материала в центре формации.

Возможный криовулканизм

Когда New Horizons впервые отправила данные с Плутона, Плутон, как предполагалось, терял сотни тонн его атмосферы в час в ультрафиолетовом свете Солнца; такая скорость убегания была бы слишком велика, чтобы пополнить запасы ударов комет. Вместо этого считалось, что азот пополняется либо криовулканизмом, либо гейзерами, выносящими его на поверхность. Изображения структур, которые предполагают подъем материала с Плутона, и полосы, возможно оставленные гейзерами, подтверждают эту точку зрения. Последующие открытия предполагают, что утечка Плутона из атмосферы была переоценена в несколько тысяч раз, и, таким образом, Плутон теоретически мог сохранить свою атмосферу без помощи геологов, хотя доказательства продолжающейся геологии остаются убедительными.

Два возможных криовулкана, условно названных Райт Монс и Пиккар Монс, были идентифицированы на топографических картах региона к югу от Sputnik Planitia, недалеко от южного полюса. Обе вершины имеют диаметр более 150 км и высоту не менее 4 км, это самые высокие вершины, известные в настоящее время на Плутоне. Они слегка изрыты кратерами и поэтому геологически молодые, хотя и не такие молодые, как Sputnik Planitia. Для них характерны большая вершинная депрессия и бугристые склоны. Это первый случай, когда крупные потенциально криовулканические конструкции были четко отображены где-либо в Солнечной системе.

Плутон - возможные криовулканы Райт Монс (общий контекст) Райт Монс, показывая его центральную часть депрессия (исходное изображение (контекст) ) 3D-карта, показывающая Райта Монса (вверху) и Пикара Монса

Исследование 2019 года выявило вторую вероятную криовулканическую структуру вокруг Virgil Fossae, серию впадин к западу от Tombaugh Regio. Аммиак -богатые криолавы, по-видимому, изверглись из ямок Вергилия и нескольких близлежащих мест и покрыли площадь в несколько тысяч квадратных километров; тот факт, что спектральный сигнал аммиака был обнаружен, когда New Horizons пролетел мимо Плутона, предполагает, что ямки Вирджила не старше одного миллиарда лет и потенциально намного моложе, поскольку галактические космические лучи уничтожили бы весь аммиак в верхнем метре земной коры за это время, а солнечное излучение могло бы разрушить аммиак на поверхности в 10-10 000 раз быстрее. Поверхностный резервуар, из которого возникла криомагма, возможно, был отделен от подземного океана Плутона.

Внутренняя структура
Теоретическая структура Плутона до появления новых горизонтов
  • Водяная ледяная кора
  • Жидкий водный океан
  • Силикатное ядро ​​

Плотность Плутона составляет 1,87 г / см. Поскольку распад радиоактивных элементов в конечном итоге нагреет лёд настолько, что скала может отделиться от них, ученые считают, что внутренняя структура Плутона дифференцирована, а скальный материал оседает в плотном ядре окруженный мантией водяного льда. Обилие летучих веществ на поверхности Плутона означает, что Плутон либо полностью дифференцировался (и, таким образом, освободил все летучие вещества, которые были заблокированы в его водяном льду), либо образовался менее чем через миллион лет после того, как околозвездный диск был очищен (когда летучие вещества еще были доступны. быть включенным в Плутон).

Предполагается, что диаметр ядра составляет приблизительно 1700 км, что составляет 70% диаметра Плутона. Возможно, что такое нагревание продолжается и сегодня, создавая подповерхностный океанический слой жидкой воды и аммиака толщиной примерно от 100 до 180 км на границе ядро-мантия. Исследования, основанные на изображениях Плутона New Horizon, не выявили никаких признаков сжатия (как и следовало ожидать, если бы внутренняя вода Плутона была заморожена и превратилась в лед II ) и предполагают, что внутренняя часть Плутона все еще расширяется, вероятно, из-за этого внутренний океан; это первое конкретное свидетельство того, что внутреннее пространство Плутона все еще жидкое. Предполагается, что Плутон имеет толстую водно-ледовую литосферу, исходя из длины отдельных разломов и отсутствия локализованного подъема. Разные тенденции в разломах предполагают ранее активную тектонику, хотя ее механизмы остаются неизвестными. DLR Институт планетных исследований подсчитал, что отношение плотности к радиусу Плутона находится в переходной зоне вместе с спутником Нептуна Тритоном между ледяными спутниками, такими как средний спутники Урана и Сатурн и скалистые спутники, такие как Io.

Плутон Юпитера, не имеют магнитного поля.

См. также
Ссылки
Внешние ссылки
Последняя правка сделана 2021-05-21 03:41:39
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте