Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Изображение Плутона с высоким разрешением MVIC в улучшенном цвете, иллюстрирующее вариации в составе поверхности

Геологии Плутона состоит из характеристик поверхности, коры и внутренняя часть 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. [1] Когда это произошло, было обнаружено, что Плутон обладает замечательным геологическим разнообразием, причем член команды New Horizons Джефф Мур сказал, что он «настолько же сложен, как и Марс». [2] Окончательная передача данных New Horizons о Плутоне была получена 25 октября 2016 года. [3] [4]В июне 2020 года астрономы сообщили о доказательствах того, что у Плутона мог быть подземный океан и, следовательно, он мог быть обитаемым , когда он впервые сформировался. [5] [6]

Поверхность [ править ]

Смотрите также: География Плутона
Полигональный объект к северу от темных экваториальных областей Плутона
(11 июля 2015 г.)
Части поверхности Плутона, нанесенные на карту New Horizons . Центр - 180 градусов долготы (диаметрально противоположно спутнику Харона).

Более 98 процентов поверхности Плутона состоит из твердого азота со следами метана и окиси углерода . [7] Лицо Плутона, ориентированное к Харону, содержит больше твердого метана [8], тогда как противоположная сторона содержит больше азота и твердого монооксида углерода. [9] Считается, что распространение летучих льдов зависит от времени года и больше зависит от солнечной инсоляции и топографии, чем от подземных процессов. [10] [8]

Карты, полученные на основе изображений, полученных космическим телескопом Хаббла (HST), вместе с кривой блеска Плутона и периодическими вариациями его инфракрасного спектра, показывают, что поверхность Плутона очень разнообразна, с большими различиями как в яркости, так и в цвете [11] с альбедо. от 0,49 до 0,66. [12] Плутон - одно из самых контрастных тел Солнечной системы, с таким же контрастом, как и спутник Сатурна Япет . [13] Цвет варьируется от угольно-черного, темно-оранжевого и белого. [14] Цвет Плутона больше похож на цвет Ио, только немного больше оранжевого, значительно меньше красного, чем у Марса . [15] 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. [14] Общая покраснение Плутона также существенно увеличилось в период с 2000 по 2002 год. [14] Эти быстрые изменения, вероятно, связаны с сезонной конденсацией и сублимацией частей атмосферы Плутона , усиленными экстремальным наклоном оси Плутона и высоким эксцентриситетом орбиты . [14]

Геологическая карта Sputnik Planitia и окрестностей ( контекст ) с краями конвективных ячеек, обведенными черным

Мягкие ледяные равнины и ледники [ править ]

Sputnik Planitia, кажется, состоит из более летучих, более мягких и более плотных льдов, чем водно-ледяная коренная порода Плутона, включая азот , окись углерода и твердый метан. [16] Многоугольная структура ячеек конвекции видна на большей части равнины. Кратеров обнаружено не было, что указывает на то, что возраст его поверхности должен быть менее 10 миллионов лет. [17] Для объяснения отсутствия кратеров предлагается ряд механизмов, в том числе криовулканизм (вулканы, извергающие летучие вещества вместо магмы), конвективный переворот и вязкая релаксация - процессы, которые стирают отрицательную топографию. [17]Можно увидеть ледники, состоящие, вероятно, из твердого азота, стекающие с равнины в прилегающие 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 Томбо Реджо . Похоже, что ледники текут обратно в плоскогорье через долины с этих восточных гор.

Локализация замороженного окиси углерода в Sputnik Planitia (более короткие контуры соответствуют более высоким концентрациям).
Полигональные формы льда на юге Sputnik Planitia ( контекст ) из-за конвекции. Темные пятна в желобах слева внизу - это ямки. [18]
Крупным планом вид сублимационных ям ( контекст ) в Sputnik Planitia
Дополнительные виды сублимационных ям Sputnik Planitia ( контекст ); некоторые (левое изображение) имеют темный материал внутри

  • Северный край Sputnik Planitia ( контекст ) с указаниями на азотный лед, втекающий в прилегающие впадины и заполняющий их.

  • Ледники с азотом текут с возвышенностей через долины на восток Спутник-Планиция ( контекст ). Стрелками обозначены стороны долины (от 3 до 8 км друг от друга) и фронт потока в плоскостях.

  • Ледяные ледники с азотом, впадающие в восточную окраину равнины (аналогичный воспроизведенный вид с подсветкой, выделяющий линии тока).

Водно-ледяные горы [ править ]

Горы высотой в несколько километров расположены вдоль юго-западной и южной окраин Sputnik Planitia. Водяной лед - единственный лед, обнаруженный на Плутоне, который достаточно прочен при плутонских температурах, чтобы выдерживать такие высоты.

  • Плутон - распределение водяного льда (вымышленный цвет; отн 29 января 2016)

  • Области, где был обнаружен водяной лед (синие области)

  • Хиллари Монтес и Тенцинг Монтес (обозначенные как Норгей Монтес) лежат между Sputnik Planitia (вверху) и Cthulhu Regio (внизу). [19]

Древняя изрытая кратерами местность [ править ]

Ктулху Реджио и другие темные области имеют множество кратеров и следов твердого метана. Считается, что темно-красный цвет связан с выпадением толинов из атмосферы Плутона.

Северные широты [ править ]

Средние северные широты отображают разнообразный рельеф, напоминающий поверхность Тритона . Полярная шапка, состоящая из твердого метана, «разбавленного толстой прозрачной пластиной твердого азота», несколько темнее и краснее. [20]

  • Распространение метанового льда на Плутоне. [8] Ярко-зеленый - полярная шапка; ярко-красный - это Balrog Regio .

  • Карта обилия метанового льда, которая показывает поразительные региональные различия. [8] Более сильное поглощение метана показано здесь более ярким фиолетовым цветом, а более низкое содержание показано черным.

  • Указания на сложные геологические особенности к северу от темных экваториальных областей

Тартар Дорса [ править ]

Змеиный ландшафт, образованный пенитентами, покрывающими Тартар Дорса.

Западная часть северного полушария Плутона состоит из обширного, весьма своеобразного набора гор 500-метровой высоты, неофициально называемого Тартар Дорса; расположение и форма гор похожи на чешую или кору деревьев. В январе 2017 года в журнале Nature, опубликованном доктором Джоном Мурсом и его коллегами, эти ледяные хребты были идентифицированы как пенитенты . [21] 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 , текущие теории предполагают, что для их формирования 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. [21]

Через сильно изрезанный кратерами северный ландшафт Тартара Дорса и Плутона (образовавшийся позже обоих) представляет собой набор из шести каньонов, расходящихся 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. [22]

Возможный криовулканизм [ править ]

Когда New Horizons впервые отправила данные с Плутона, о Плутоне думали [ кем? ] терять сотни тонн своей атмосферы в час из-за ультрафиолетового излучения Солнца; такая скорость убегания была бы слишком велика, чтобы пополнить запасы ударов комет. Вместо этого считалось, что азот пополняется либо криовулканизмом, либо гейзерами, выводящими его на поверхность. Изображения структур, которые предполагают подъем материала изнутри Плутона, и полосы, возможно оставленные гейзерами, подтверждают эту точку зрения. [18] [23]Последующие открытия предполагают, что утечка Плутона из атмосферы была переоценена в несколько тысяч раз, и, таким образом, Плутон теоретически мог сохранить свою атмосферу без геологической помощи, хотя доказательства продолжающейся геологии остаются убедительными. [24]

Два возможных криовулкана, условно названные 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 на Плутоне в настоящее время. Они слегка покрыты кратерами и поэтому геологически молоды, хотя и не так молоды, 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. [25] [26] [27]

Плутон - возможные криовулканы
Райт Монс (общий контекст)
Райт Монс, демонстрирующий центральную впадину ( исходное изображение (контекст) )
3D-карта с изображением Райта Монса (вверху) и Пикара Монса

Исследование 2019 года выявило вторую вероятную криовулканическую структуру вокруг Virgil Fossae, серию впадин на северо-востоке Ктулу-Макулы, к западу от Томбо Регио. Криолавы, богатые аммиаком, по-видимому, изверглись из Вергилийских ямок и нескольких близлежащих участков и покрыли площадь в несколько тысяч квадратных километров; тот факт, что спектральный сигнал аммиака был обнаружен, когда New Horizons пролетел мимо Плутона, предполагает, что Вирджил Фосса не старше одного миллиарда лет и потенциально намного моложе, поскольку галактические космические лучи уничтожат весь аммиак в верхнем метре земной коры за это время а солнечная радиация может уничтожить аммиак на поверхности от 10 до 10000 раз быстрее. Подповерхностный резервуар, из которого возникла криомагма, мог быть отделен от подповерхностного океана Плутона. [28]

Внутренняя структура [ править ]

Теоретическая структура Плутона до « Новых горизонтов» [29]
  • Корка водяного льда
  • Жидкая вода океана
  • Силикатный сердечник

Плотность Плутона составляет 1,87 г / см 3 . [30] Поскольку распад радиоактивных элементов в конечном итоге нагреет лед настолько, чтобы скала могла отделиться от него, ученые полагают, что внутренняя структура Плутона отличается: скальный материал осел в плотное ядро, окруженное мантией из водяного льда. [31] Обилие летучих веществ на поверхности Плутона означает, что Плутон либо полностью дифференцирован (и, таким образом, высвободил все летучие вещества, которые были заблокированы в его водяном льду), либо образовался менее чем через миллион лет после того, как околозвездный диск очистился (когда летучие вещества все еще были доступны для включения в Плутон). [32]

Предполагается, что диаметр сердечника составляет приблизительно 1700 км , 70% диаметра Плутона. [29] Возможно, такое нагревание продолжается и сегодня, создавая подземный слой океана из жидкой воды и аммиака толщиной от 100 до 180 км на границе ядро-мантия. [29] [31] [33] Исследования, основанные на изображениях Плутона, сделанных New Horizon, не выявили никаких признаков сжатия (как можно было бы ожидать, если бы вся внутренняя вода Плутона замерзла и превратилась в лед II ) и предполагают, что внутренняя часть Плутона все еще расширяется , вероятно, из-за этого внутреннего океана; это первое конкретное свидетельство того, что внутреннее пространство Плутона все еще жидкое. [34] [35]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. [36] DLR Институт планетарных исследований подсчитали , что соотношение лежит Плутона плотности к радиусу в переходной зоне, наряду с Нептуна луны Тритона , между ледяных спутников , как в середине размера спутников Урана и Сатурна , и каменистых спутников , таких как Юпитер Ио . [37]

У Плутона нет магнитного поля. [38]

См. Также [ править ]

  • Список геологических особенностей Плутона

Ссылки [ править ]

  1. ^ Браун, Дуэйн; Бакли, Майкл; Стотхофф, Мария (15 января 2015 г.). «Выпуск 15-011 от 15 января 2015 г. - Космический корабль НАСА New Horizons начинает первые этапы встречи с Плутоном» . НАСА . Проверено 15 января 2015 года .
  2. ^ "Новые изображения Плутона из New Horizons НАСА показывают сложную местность" . Астрономия. 10 сентября 2015 . Проверено 29 июня 2018 .
  3. Рианна Чанг, Кеннет (28 октября 2016 г.). «Нет больше данных с Плутона» . Нью-Йорк Таймс . Дата обращения 3 декабря 2016 .
  4. ^ «Исследование Плутона завершено: New Horizons возвращает на Землю последние данные о пролетах 2015 года» . Лаборатория прикладных исследований Джонса Хопкинса. 27 октября 2016 . Дата обращения 3 декабря 2016 .
  5. ^ Rabie, Passant (22 июня 2020). «Новые данные говорят о том, что о Плутоне есть что-то странное и удивительное - полученные данные заставят ученых переосмыслить обитаемость объектов пояса Койпера» . Обратный . Проверено 23 июня 2020 .
  6. ^ Бирсон, Карвер; и другие. (22 июня 2020 г.). «Свидетельства горячего старта и раннего образования океана на Плутоне» . Природа Геонауки . 769 . DOI : 10.1038 / s41561-020-0595-0 . Проверено 23 июня 2020 .
  7. ^ Оуэн, Тобиас С .; Roush, Ted L .; Cruikshank, Dale P .; и другие. (1993). «Поверхностные льды и состав атмосферы Плутона». Наука . 261 (5122): 745–748. Bibcode : 1993Sci ... 261..745O . DOI : 10.1126 / science.261.5122.745 . JSTOR 2882241 . PMID 17757212 .  
  8. ^ a b c d Левин, Сара (27 сентября 2017 г.). "Небоскребы Плутона: Что отвечает за гигантские ледяные лезвия карликовой планеты" . Space.com . Проверено 27 сентября 2017 года .
  9. ↑ Бойл, Алан (11 февраля 1999 г.). «Плутон восстанавливает свое место на периферии» . NBC News . Проверено 20 марта 2007 года .
  10. ^ Бертран, Танги; Забудьте, Франсуа (19 сентября 2016 г.). «Наблюдаемое распределение ледников и летучих веществ на Плутоне в результате процессов топографии атмосферы». Природа . 540 (7631): 86–89. Bibcode : 2016Natur.540 ... 86В . DOI : 10,1038 / природа19337 . PMID 27629517 . S2CID 4401893 .  
  11. ^ Buie, Marc W .; Гранди, Уильям М .; Янг, Элиот Ф .; и другие. (2010). «Плутон и Харон с космического телескопа Хаббла: I. Мониторинг глобальных изменений и улучшенных свойств поверхности по кривым блеска» . Астрономический журнал . 139 (3): 1117–1127. Bibcode : 2010AJ .... 139.1117B . CiteSeerX 10.1.1.625.7795 . DOI : 10.1088 / 0004-6256 / 139/3/1117 . 
  12. Перейти ↑ Hamilton, Calvin J. (12 февраля 2006 г.). «Карликовая планета Плутон» . Виды Солнечной системы . Проверено 10 января 2007 года .
  13. ^ Буйе, Марк В. "Информация о карте Плутона" . Архивировано из оригинального 29 июня 2011 года . Проверено 10 февраля 2010 года .
  14. ^ a b c d Вильярд, Рэй; Буйе, Марк В. (4 февраля 2010 г.). «Новые Хаббловские карты Плутона показывают изменения поверхности» . Номер пресс-релиза: СТСКИ-2010-06 . Проверено 10 февраля 2010 года .
  15. ^ Buie, Marc W .; Гранди, Уильям М .; Янг, Элиот Ф .; и другие. (2010). «Плутон и Харон с космическим телескопом Хаббла: II. Разрешение изменений на поверхности Плутона и карта Харона» . Астрономический журнал . 139 (3): 1128–1143. Bibcode : 2010AJ .... 139.1128B . CiteSeerX 10.1.1.182.7004 . DOI : 10,1088 / 0004-6256 / 139/3/1128 . 
  16. ^ Lakdawalla, Эмили (21 декабря 2015). «Обновления Плутона от AGU и DPS: красивые картинки из запутанного мира» . Планетарное общество . Проверено 24 января +2016 .
  17. ^ а б Маркис, Ф .; Триллинг, Германия (20 января 2016 г.). «Возраст поверхности планеты Спутник, Плутон, должен быть менее 10 миллионов лет» . PLOS ONE . 11 (1): e0147386. arXiv : 1601.02833 . Bibcode : 2016PLoSO..1147386T . DOI : 10.1371 / journal.pone.0147386 . PMC 4720356 . PMID 26790001 .  
  18. ^ a b Чанг, Кеннет (17 июля 2015 г.). «Рельеф Плутона преподносит большие сюрпризы на изображениях New Horizons» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 17 июля 2015 года .
  19. ^ Гипсон, Лилиан (24 июля 2015). "New Horizons обнаруживает льды на Плутоне" . НАСА . Проверено 24 июля 2015 года .
  20. ^ "Исследование Солнечной системы: Мультимедиа: Галерея: Планетарные изображения: Плутон: Ледяной участок сгущается" . НАСА. Архивировано из оригинального 18 августа 2015 года . Дата обращения 11 августа 2015 .
  21. ^ a b Мурс, Джон Э .; Смит, Кристина Л .; Тойго, Энтони Д .; Гузевич, Скотт Д. (4 января 2017 г.). «Пенитентес как происхождение плоской местности Тартар Дорса на Плутоне». Природа . 541 (7636): 188–190. arXiv : 1707.06670 . Bibcode : 2017Natur.541..188M . DOI : 10,1038 / природа20779 . PMID 28052055 . 
  22. ^ Тальберт, Триша, изд. (8 апреля 2016 г.). «Ледяной паук на Плутоне» . НАСА . Проверено 23 февраля 2017 года .
  23. ^ "Ученые изучают азотное обеспечение атмосферы Плутона" . Phys.org. 11 августа 2015 . Дата обращения 11 августа 2015 .
  24. ^ "New Horizons: новостная статья? Page = 20151109" .
  25. ^ «На Плутоне, New Horizons находит геологию всех возрастов, возможные ледяные вулканы, понимание планетного происхождения» . Центр новостей New Horizons . ООО «Лаборатория прикладной физики Университета Джона Хопкинса». 9 ноября 2015 . Дата обращения 9 ноября 2015 .
  26. ^ Witze, A. (9 ноября 2015). «Ледяные вулканы могут усеять поверхность Плутона» . Природа . DOI : 10.1038 / nature.2015.18756 . Дата обращения 9 ноября 2015 .
  27. Рианна Редд, NT (9 ноября 2015 г.). «На Плутоне могут извергаться ледяные вулканы» . Space.Com . Проверено 10 ноября 2015 года .
  28. ^ Cruikshank, Дейл П .; Umurhan, Orkan M .; Бейер, Росс А .; Шмитт, Бернард; Кин, Джеймс Т .; Руньон, Кирби Д .; Атри, Димитра; Белый, Оливер Л .; Мацуяма, Исаму; Мур, Джеффри М .; Маккиннон, Уильям Б .; Sandford, Scott A .; Певица, Келси Н .; Гранди, Уильям М .; Dalle Ore, Cristina M .; Повар, Джейсон С.; Бертран, Танги; Стерн, С. Алан; Олькин, Екатерина Б .; Уивер, Гарольд А .; Янг, Лесли А .; Спенсер, Джон Р .; Лиссе, Кэри М .; Бинзель, Ричард П .; Earle, Alissa M .; Роббинс, Стюарт Дж .; Гладстон, Дж. Рэндалл; Картрайт, Ричард Дж .; Эннико, Кимберли (15 сентября 2019 г.). «Недавний криовулканизм в Вергилийских ямках на Плутоне». Икар . 330 : 155–168. Bibcode : 2019Icar..330..155C . doi :10.1016 / j.icarus.2019.04.023 .
  29. ^ a b c Hussmann, Hauke; Золь, Франк; Спон, Тилман (ноябрь 2006 г.). «Подповерхностные океаны и глубокие недра спутников средних размеров внешних планет и крупных транснептуновых объектов» . Икар . 185 (1): 258–273. Bibcode : 2006Icar..185..258H . DOI : 10.1016 / j.icarus.2006.06.005 .
  30. ^ Плутон - Вселенная сегодня
  31. ^ а б «Внутренняя история» . pluto.jhuapl.edu - сайт миссии NASA New Horizons . Лаборатория прикладной физики Университета Джона Хопкинса. 2007. Архивировано из оригинального 20 августа 2011 года . Проверено 11 июля 2015 года .
  32. ^ Лиссе, CM; Янг, L .; Cruikshank, D .; Sandford, S .; Schmitt, B .; Стерн, С.А.; Weaver, HA; Umurhan, O .; Pendleton, Y .; Keane, J .; Gladstone, R .; Паркер, Дж .; Binzel, R .; Earle, A .; Horanyi, M .; Эль-Маарри, М .; Cheng, A .; Мур, Дж .; McKinnon, W .; Гранди, В .; Кавелаарс, Дж. (2020). «Леды в KBO MU69 и Плутоне - последствия для их образования и эволюции». Тезисы докладов собрания Американского астрономического общества . 52 : 438.04. Bibcode : 2020AAS ... 23543804L .
  33. ^ "Из чего сделан Плутон?" . Space.com. 20 ноября 2012 . Проверено 11 июля 2015 года .
  34. ^ Гирин, Конор (22 июня 2016). «У Плутона должен быть жидкий океан, иначе он будет похож на перезрелый персик» . Новый ученый . Проверено 23 февраля 2017 года .
  35. ^ Хаммонд, Ноа П .; Барр, Эми С.; Парментье, Эдгар М. (2 июля 2016 г.). «Недавняя тектоническая активность на Плутоне, вызванная фазовыми изменениями в ледяной оболочке». Письма о геофизических исследованиях . 43 (13): 6775–6782. arXiv : 1606.04840 . Bibcode : 2016GeoRL..43.6775H . DOI : 10.1002 / 2016GL069220 .
  36. ^ Мур, JM; Маккиннон, ВБ; Спенсер, младший; Ховард, AD; Шенк, ПМ; Бейер, РА; Nimmo, F .; Певица, кн; Умурхан, ОМ; Белый, OL; и другие. (18 марта 2016 г.). «Геология Плутона и Харона глазами New Horizons». Наука . 351 (6279): 1284–1293. arXiv : 1604.05702 . Bibcode : 2016Sci ... 351.1284M . DOI : 10.1126 / science.aad7055 . PMID 26989245 . 
  37. ^ DLR Внутренняя структура планетарных тел Архивные 26 июля 2011 в Wayback Machine DLR Радиус плотности архивной 26 июля 2011 в Wayback Machine Естественные спутники гигантских внешних планет ...
  38. ↑ НАСА (14 сентября 2016 г.). «Обнаружение рентгеновских лучей проливает новый свет на Плутон» . nasa.gov . Дата обращения 3 декабря 2016 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Плутон через годы (НАСА; GIF-анимация; 15 июля 2015 г.).