10.3K
Плутон с давних времен рассматривался как далекий, холодный и мертвый мир, но первый космический корабль NASA «New Horizons», посетивший его в июле 2015 года, выявил множество сюрпризов этой загадочной карликовой планеты.
Данные, загрузка которых завершилась лишь в октябре 2016 года и на полное изучение которых уйдет еще много лет, заинтриговали ученых сложными химическими процессами. Сложные органические слои дымки, ледяные горы, образовавшиеся в ходе неизвестной геологической активности, возможная органика на поверхности и океан жидкой воды под ней – все это указывает на мир с гораздо большим разнообразием, чем полагали ученые.
«Мы видим органические материалы, воду и энергию», – сказал Майкл Самерс, планетолог команды «New Horizons», специализирующийся на структуре и эволюции атмосфер.
Голубая дымка
Первые снимки Плутона напомнили Самерсу о мире, который он изучал в течение многих лет, работая в университете Джорджа Мейсона. Титан, ледяной оранжевый спутник Сатурна, является единственной луной в Солнечной системе с плотной атмосферой и гидрологическим циклом. Он содержит углеводороды, включая этан и озера из метана, что является соединениями, которые могут быть прекурсорами к необходимой для жизни химии.
В отличие от Титана Плутон обладает тонкой и разреженной атмосферой с дымкой, распространяющейся по меньшей мере на 200 километров над поверхностью, что в 10 раз превышает ожидания ученых. Но на высоте 30 километров карликовая планета показывает схожий с Титаном парадокс – конденсацию, которая происходит в слишком теплом для образования частиц дымки регионе.
Космический аппарат NASA «Cassini» увидел ту же странность в ионосфере Титана примерно в 500-600 километрах над поверхностью. Через моделирование ученые установили, что конденсация частично является результатом фотохимии спутника Сатурна: ультрафиолетовое излучение разлагает метан, способствуя образованию углеводородов.
«Формирование дымки инициируется в ионосфере, где есть электрически заряженные частицы (электроны и ионы). Электроны «прилипают» к углеводородам и заставляют их держаться вместе. Они становятся очень стабильными и в процессе падения сквозь атмосферу разрастаются на других частицах, прилипших к ним. Чем они больше, тем быстрее падают. На Титане частиц в атмосферной дымке гораздо больше, и они многочисленнее, чем на Плутоне», – рассказывает Майкл Самерс.В ретроспективе вас не должно удивлять, что процесс на Плутоне, скорее всего, такой же, как на Титане. Как и спутник Сатурна, он имеет атмосферу из азота с метаном в качестве второстепенного элемента. Основное различие, однако, состоит в атмосферном давлении, на Плутоне оно составляет всего 10 миллибар, а на Титане 1,5 бара (Бар – внесистемная метрическая единица измерения давления, равная 100 000 Паскалей, что немного меньше среднего атмосферного давления на Земле на уровне моря). Эта разница влияет на форму частиц в дымке, так как на Титане время падения сквозь атмосферу значительно больше, и частицы приобретают сферическую форму, в то время как на Плутоне – фрактальную.
Сложные молекулы
С возможностью производства углеводородов и нитрилов еще более интересной становится идея возможности химических процессов на Плутоне, предшествующих зарождению жизни. «Можно начать строить комплекс предбиотических молекул. Например, цианистый водород, являющийся, возможно, ключевой молекулой, ведущей к предбиотической эволюции», – пояснил Майкл Самерс.
Кроме того, на Плутоне, как и на Титане, в изобилии присутствуют толины – сложные органические соединения, созданные под действием солнечного света. Они редко встречаются на Земле, но обычны для Титана, и, скорее всего, виновники его оранжевого цвета.
На Плутоне толины ответственны за красноватые участки поверхности, и, по расчетам ученых, их слой может быть толщиной от 10 до 30 метров. Они также были замечены возле ледяных вулканов на карликовой планете. Вполне возможно, что Плутон скрывает под поверхностью океан, похожий на океаны на Титане, Энцеладе и Европе. Однако, у спутников есть дополнительный источник энергии, создаваемый гравитационным воздействием центральной планеты и соседними лунами. Плутон лишен такого нагрева, но, вполне возможно, радиоактивность недр может поддерживать океан в жидком виде.
«Это то, что нужно для жизни: органические вещества, энергия и исходный материал. Я изучаю Плутон всю свою жизнь и никогда не думал, что буду говорить о таких вещах», – заключил Майкл Саммерс.