Астрономія
Астрономія

Модель червоної плями Плутона не підтвердила жодну з теорій її появи

Ще 2015 року місія NASA New Horizons пролітала повз Плутон і помітила на ньому велику ділянку червоного кольору. Щоб перевірити теорії про її утворення з органічних речовин, толінів, вчені вирішили відтворити атмосферу карликової планети у лабораторії. Їхні спектри не зійшлися зі спостереженнями New Horizons, але дослідники запропонували у своїй статті в Icarus нові спростування сценаріям утворення «дивно червоної» області Ктулху.

NASA / JHUAPL / SwRI and Ames Research Center / Daniel Rutter

NASA / JHUAPL / SwRI and Ames Research Center / Daniel Rutter

Що за червона пляма?

Міжпланетний космічний зонд НАСА New Horizons або «Нові обрії» був першим дослідником Плутона. 2015 року він пролетів систему карликової планети та помітив на ній величезні ділянки поверхні, покриті дивним червоним матеріалом. Камери видимого та ближнього інфрачервоного діапазону (MVIC) і спектрометр інфрачервоного зображення (LEISA) побачили території з надзвичайно низьким коефіцієнтом відбиття, що виключило наявність там криги, однак відкрило нам темно-червоні плями, розташовані уздовж екваторіального поясу Плутона. Найбільшу з них, яка тягнеться приблизно від 20 до 160 градусів східної довготи, охрестили областю або плямою Ктулху (бо вона схожа на кита).

Регіон Вікінг Тера - ще одна червона пляма на планеті, помічена New Horizons. NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Southwest Research Institute

Регіон Вікінг Тера - ще одна червона пляма на планеті, помічена New Horizons. NASA / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory / Southwest Research Institute

Чим вона не сподобалася вченим?

Вчені вважали, що Плутон «почервонів» через органічні речовини толіни, які виникають унаслідок взаємодії газової суміші азоту і метану в атмосфері з ультрафіолетовими і космічними променями. Такі самі плями можна знайти на деяких супутниках Сатурна, Нептуна і Урана, а також поверхні комет і кентаврів. Однак, щодо самого Плутона вчені сумніваються і наразі співіснують три основні сценарії появи області Ктулху. Перший все ж схиляється до опромінення криги з поверхні. Також це може бути темно-червоний органічний матеріал, який синтезувався з рідкого водного океану. Останній міг утворитися внаслідок танення криги на поверхні через зіткнення прото-Плутона, завдяки якому об'єкт і з'явився. До речі, на супутнику Плутона Хароні також є подібна пляма (вона називається Мордор), а його появу також пов'язують із гігантським ударом Плутона. Але так само бік планети міг почервоніти в результаті димки, що тягнеться приблизно на 350 кілометрів над поверхнею, яку міг побачити New Horizons під час його прольоту. У цій статті вчені вирішили додатково дослідити цю гіпотезу, а також перевірити у лабораторії й інші варіанти червоних кольорів, які спостерігаються на поверхні Плутона.

Що отримали у лабораторії?

Експеримент вчених полягає у створенні хмари молекул окису вуглецю, азоту і метану - складу атмосфери Плутона, виміряного New Horizons. Цю суміш опромінюють аналогічно тому, як впливає на Плутон космічне середовище, змушуючи молекули реагувати і конденсуватися в частинки, схожі на пил. Таким чином вони отримували ті самі толіни, які мали б утворюватися на планеті, якби вони були причиною почервоніння. Втім, відбиваючи світло від штучних зразків, щоб побачити їхній спектр, вчені не побачили збігів із результатами аналогічних вимірювань New Horizons. Лише деякі частинки збіглися у видимому та ближньому інфрачервоному діапазонах із даними MVIC.

Однак, вчені підкреслюють, що їхній експеримент не дає гарантії точності відтворення того, що може відбуватися на Плутоні, адже невеликі зміни у експериментальних умовах можуть наблизити результати і до тих, що отримав New Horizons. Але під час дослідження вони і не намагалися оцінити конкретні властивості планетарної поверхні, а шукали загальну модель, яку можна застосовувати для вимірювання відбивальних властивостей складних середовищ.

Лабораторні толіни у субмікрометровому масштабі. M.Fayolle et al.

Лабораторні толіни у субмікрометровому масштабі. M.Fayolle et al.

Тож чому Плутон міг почервоніти?

Однією з можливих причин невідповідності лабораторних і реальних досліджень може бути текстура поверхні Плутона. Оскільки на крижаній поверхні частина льоду сублімується, лишаючи за собою пористу структуру, що може впливати на світловий спектр матеріалу, адже планету охопить шар аерозолю. Однак, вчені вважають, що аби отримані ними речовини у спектрі зникли на спектрах New Horizons, необхідна значна частина такого «туману», що призведе до серйозного падіння відбивної здатності. А судячи з даних ближнього інфрачервоного спектру, поверхня в районі Ктулху

має високий коефіцієнт відбиття. Таким чином, відсутність збігу із лабораторним експериментом не може бути пояснена забрудненням міжпланетним пилом.

Гіпотезу про опромінену космічними променями атмосферу Плутона вчені також перевірили.Так вони взяли за імовірне джерело такого впливу іони гелію та заліза, які є найбільш поширеними. Однак, згідно із аналізом, їхній вплив занадто малий, щоб призвести до таких масштабних хімічних і структурних кольорових змін.

Звісно, Плутон потребує нових досліджень та спостережень, які могли б пояснити принаймні неоднорідність його червонуватості. Так у цьому може бути винна, наприклад, пориста через випаровування льоду поверхня.