До полёта автоматической станции Плутон оставался размытым пятном на снимках. Сегодня это мир с контрастным рельефом, молодыми равнинами, горными массивами из водяного льда и тонкой переменной атмосферой. Давайте разберемся, чем так интересен этот холодный и с виду неприметный карлик.
10. Сердце Плутона — площадка из азотного льда
На видимой стороне выделяется светлая фигура в форме сердца. Западная половина этого рисунка — равнина Спутника. Это колоссальный бассейн примерно тысяча километров в поперечнике, заполненный азотным льдом с примесью угарного газа и метана. Рельеф покрыт многоугольными ячейками в десятки километров — следами конвекции, которая возникает из-за разницы температуры и толщины ледяного слоя.
Азот при местных условиях пластичен. Он течёт, как вязкая смазка, и переносит материал от центральных областей к краям, где полотно подталкивает глыбы водяного льда. На границах видны борозды и гряды, созданные медленным движением массы. Внутри встречаются округлые ямы от сублимации, цепочки впадин и небольшие холмы, что подтверждает непрерывное обновление поверхности.
Судя по малому числу ударных кратеров, эта равнина геологически молода. Возраст отдельных участков оценивают в миллионы лет, что по планетным меркам почти сегодняшний день. Источник энергии — сочетание внутреннего тепла, слабого, но постоянного радиогенного разогрева и высокой податливости азотного слоя, который легко вступает в конвективный режим.
9. Под равниной может скрываться океан
Бассейн Спутника расположен почти напротив Харона, то есть близко к антиподальной точке относительно спутника. Такое положение удобно для стабилизации — массивная низина стремится занять энергетически выгодное место. Однако обычная впадина должна создавать отрицательную гравитационную аномалию, а наблюдается обратное. Это наводит на мысль о плотном подповерхностном слое, который компенсирует дефицит массы.
Один из вариантов — вода в жидком состоянии под коркой. Если поверх него лежит замороженная кора из водяного льда, то при образовании крупного ударного бассейна текучий слой мог подняться и частично заморозиться, создав положительную аномалию. Плюс толстый щит из азотного льда ведёт себя как груз, который дополнительно давит на основание и увеличивает плотность подстилающих пород.
Косвенные признаки океана поддерживаются и тектоникой. На Плутоне преобладают разломы растяжения, тогда как поля сжатия встречаются редко. Это согласуется с моделью, где замерзание внутреннего резервуара расширяет тело и рвёт кору. Речь не о глобальном море в привычном смысле, а о слое солёной воды или аммиачного раствора, который сохраняется в глубине за счёт изоляции и растворённых компонентов.
8. Горы из водяного льда выше Альп и плавают в азоте как айсберги
Вдоль южной кромки равнины тянутся хребты высотой до нескольких километров. Водяной лёд при местных температурах и давлениях твёрд, как камень, поэтому такие массивы устойчивы и держат крутые склоновые профили. На снимках видны отдельные блоки, перемещённые потоком азота и сгруппированные в цепочки, словно плавучие острова в медленной реке.
Отдельные массивы отличаются по структуре. Одни цепи состоят из угловатых глыб с трещинами, другие образуют округлые купола. Разнообразие объясняется комбинацией процессов: тектоническим дроблением, выветриванием в условиях сублимации и перемещением ледяными потоками. Местами виден контакт водяного основания с более тёмным покрывалом из органических отложений, образовавшихся в результате облучения метановых и азотных пленок.
Названиям отдельных вершин приписана символика, но за табличками стоят вполне земные задачи. По теням и наклонам склонов вычисляют высоту, по трещинам — механические свойства, по обрушившимся бортам — скорость ослабления материала. Все эти детали помогают оценивать состав и температуру коры без прямых бурений.
7. Атмосфера тонкая и слоистая: азот, метан и голубоватая дымка на десятки километров
Газовая оболочка Плутона разрежена. Давление у поверхности измеряется микробарами, то есть в десятки тысяч раз ниже земного уровня. Основу составляет азот, небольшая доля приходится на метан и угарный газ. Несмотря на низкую плотность, атмосфера формирует сложную вертикальную структуру с множеством тонких слоёв тумана, хорошо заметных в боковом освещении.
Дымка возникает из-за фотохимии. Лучи Солнца и заряженные частицы расщепляют молекулы, а продукты реакций полимеризуются и образуют микроскопические частицы. Они оседают на грунт, создавая красноватый налёт из сложных органических соединений, который называют толиновым покрытием. Этот слой отвечает за бурые и кирпичные оттенки на равнинах и склонах.
Газовый слой живёт в режиме постоянного обмена с поверхностью. Азот и метан сублимируют в тёплые периоды и снова замерзают при похолодании. Потоки зависят от времени года и географии ледяных резервуаров. Именно поэтому в разные эпохи давление и прозрачность атмосферы могут отличаться заметно, а скорость ветра в приземной зоне меняется вслед за суточным циклом нагрева.
6. Экстремальные сезоны
Ось Плутона сильно наклонена, а движение происходит по вытянутой траектории . В результате длительные сезоны приводят к крупномасштабной миграции летучих веществ. В одни эпохи азотные пласты растут на полюсах, в другие — уравновешиваются за счёт скоплений ближе к экватору. Равнина Спутника служит главным хранилищем и источником для этих циклов, поскольку удерживает холод и собирает конденсат.
Во время приближения к Солнцу часть поверхности активнее отдаёт газ, давление растёт, усиливаются ветровые поля. После удаления льды вновь захватывают часть площадей, а газовый слой становится тоньше. Наблюдения затмений звёзд диском Плутона показывают, что тренды могут меняться: в одни годы давление растёт, в другие — снижается. Это нормальное поведение для системы, где площадь ледников, альбедо и освещённость взаимодействуют через обратные связи.
Климатические петли важны для интерпретации пейзажей. Размытые границы светлых участков, следы растекания, участки с бороздами и завихрениями на кромках равнины — всё это отпечаток многолетних переносов вещества между поверхностью и небом.
5. На Плутоне есть дюны, лезвия метанового льда и поля ям от сублимации
У западной границы равнины обнаружена полоса пологих гряд, очень похожих на эоловые формы. Их направление согласуется с ветрами, которые поднимаются на дневной стороне из-за нагрева азотного льда и спускаются в сумерках. Частицы здесь легче земных песчинок: речь о гранулах замороженного метана, которые ветровой поток способен перемещать даже в разреженной среде.
Другой тип рельефа — лезвийные гребни. Эти вытянутые поля напоминают косые пластины и возникают при неравномерной сублимации метанового покрытия в условиях сильной освещённости и низкого давления. На некоторых склонах встречаются каскады округлых ям, которые постепенно растут и сливаются, образуя ячеистые узоры. Подобные рисунки свидетельствуют о сезонной переработке покровов и чувствительности к углу падения света.
Для модели климата эти объекты важны не меньше крупных хребтов. Они фиксируют направление ветров, величину переносов и скорость сублимации. Совокупность микроформ позволяет оценивать не только геометрию потоков у поверхности, но и параметры атмосферы, недоступные прямому измерению после пролёта станции.
4. Признаки криовулканизма: купола и щиты с центральными провалами
На юго-западе видны крупные куполообразные возвышенности с широкими центральными впадинами. Размер отдельных построек превышает сотню километров, а высота достигает нескольких километров. Поверхность покрыта комковатым рельефом и распадается на блоки, что плохо сочетается с ударной природой и лучше объясняется выдавливанием теплого водяного льда с солями или аммиаком.
Кратеров на этих массивах немного, следовательно возраст небольшой. Если такие сооружения и правда питаются из глубины, то активность могла продолжаться совсем недавно по геологическим меркам. Механизм не требует высокой температуры: достаточно, чтобы солевой раствор или аммиачная смесь снижали температуру плавления и вязкость, позволяя медленно просачиваться через трещины.
Криовулканизм связывают с медленным охлаждением недр и перераспределением летучих компонентов. По мере остывания растворенный аммиак и соли концентрируются в остаточных жидкостях, которые легче поднимаются по разломам. На выходе они замерзают, образуя пористую породу, непохожую на базальт, но близкую по механике к мерзлым туфам.
3. Плутон и Харон образуют бинарную систему с синхронным вращением
Барицентр пары находится вне тела Плутона. Оба участника обращаются вокруг общего центра масс и всегда повернуты друг к другу одной стороной. Период вращения и обращения одинаков и равен примерно шести земным суткам с небольшим. Эта геометрия создаёт устойчивое распределение приливных сил, что заметно в расположении крупных бассейнов и характере разломов.
Харон сам по себе интересен. На нём видна система длинных каньонов, гладкая равнина с редкими кратерами и тёмная полярная шапка. Красноватый оттенок полюса объясняют переработкой метана, который улетает с Плутона, оседает на холодной поверхности спутника и превращается под действием излучения в органическую пленку. Так возникают цветовые контрасты, заметные даже на далеких снимках.
Геологическая история Харона включает фазу растяжения. Длинные разломы и уступы указывают на расширение коры, возможно при замерзании внутренней воды и увеличении объема. Пара Плутон — Харон показывает, как приливные процессы и обмен веществом формируют облик двух тел одновременно.
2. Малые спутники яркие, быстро вращаются и ведут себя хаотично
У Плутона есть четыре небольших луны: Никс, Гидра, Кербер и Стикс. Они двигаются по орбитам, связанным резонансами с Хароном, и отличаются высокой отражательной способностью. Поверхность, богатая водяным льдом, делает их намного светлее, чем ожидалось до миссии. Формы вытянутые, размеры небольшие, период собственного вращения в разы меньше орбитального.
Из-за влияния двух крупных тел и вытянутой фигуры маленькие спутники испытывают переменные моменты сил. В результате ориентация в пространстве меняется непредсказуемо, а ось вращения перескакивает между положениями. Это классический пример хаотической динамики в системе с несколькими источниками притяжения и нерегулярной формой тела.
Происхождение всей семьи, вероятно, связано с древним столкновением. После удара часть материала осталась в окрестности и со временем собралась в Харон и мелкие фрагменты. Яркий водяной лёд и близкие по плоскости орбиты хорошо вписываются в вариант с общей колыбелью, а не в сценарий захвата независимых объектов.
1. Орбита в резонансе с Нептуном
Плутон движется по орбите, которая пересекает путь Нептуна, однако столкновение исключает резонанс 3 к 2. За два оборота газовый гигант успевает сделать три, и относительное положение тел повторяется. Дополнительно работает наклон орбиты и узлы, где траектории расходятся по высоте, поэтому сближения сводятся к минимуму.
С точки зрения классификации Плутон теперь относится к карликовым планетам . Правила Международного астрономического союза требуют не только формы, близкой к равновесной, и обращения вокруг Солнца, но и очищения окрестностей от сопоставимых тел. Плутон соответствует первым двум критериям, однако делит область с множеством соседей по поясу Койпера, поэтому попадает в другую категорию.
Несмотря на смену статуса, научная значимость только выросла. Полёт к этой системе показал, насколько разнообразным может быть мир на границе солнечного тепла. Молодые равнины, возможный подповерхностный океан, криовулканические купола, слоистая дымка, хаотические луны — всё это делает Плутон ключевым образцом для понимания далёких ледяных тел и истории окраин Солнечной системы.
