Pluto rok od bližšieho zoznámenia. Nový úžasný svet

Takmer pred rokom, 14. júla 2015, dosiahla sonda New Horizons podľa plánu svoju minimálnu vzdialenosť asi 13-tisíc. km do Pluta (1). Potom pomocou svojho palubného vybavenia urobila sériu fotografií a analýz. Keď sme videli prvé fotografie, okamžite sme sa do tejto trpasličej planéty zamilovali. V nasledujúcich mesiacoch to bolo čoraz zaujímavejšie. A ešte nie je koniec...

2. Pohoria a roviny na Plutu (povrch Pluta v najbližšom priblížení 🙂

Počas tohto blízkeho stretnutia sonda nazbierala asi 50 gigabitov dát. Keď dokončila svoj prechod cez systém Pluto, postavila svoje antény na Zemi a začala vysielať. Po sérii postupných fotografií povrchu môžete o Plute povedať veľa, ale určite nie to, že má nudnú, jednotnú krajinu (2). Ako uviedol Alan Stern, spoluvedúci programu výskumu údajov sondy v Southwestern Research Institute v Boulderi, Colorado, žiadne známe teleso v slnečnej sústave nemá toľko útvarov ako Pluto.

Máme to rozhádzané po povrchu krátery a pohoria prestať veľké ľadové polia, pozostávajúce z vodného aj dusíkového ľadu. Útvary, ktoré pripomínajú tie známe z našich púští, udivujú fantáziu. duny. Ich prítomnosť sa zdá nezvyčajná, pretože atmosféra Pluta je veľmi tenká a vetry nemôžu vyvíjať dostatočný tlak na krajinné prvky. Aj to sa ukázalo Pluto je o niečo väčšie, ako sme si doteraz mysleli. Podľa fotografií z New Horizons je jeho priemer 2370 km, čo je asi o 2 km viac, ako sa očakávalo. Možno sa to nezdá veľa, ale z vedeckého hľadiska je rozdiel obrovský.

Väčší priemer znamená predovšetkým nižšiu hustotu objektu a inú štruktúru. NASA tvrdí, že pod povrchom Pluta je viac ľadu a menej skál, ako sa očakávalo.

Nádherné zábery Pluta boli nasnímané fotoaparátmi - (LORRI), ktorý robí čiernobiele fotografie, a Ralph Multispectral Visible Imaging Camera (MVIC), ktorý robí čiernobiele aj farebné fotografie. Uvedomte si tiež, že New Horizons tiež vykonáva rôzne testy pomocou palubných zariadení.

A má so sebou množstvo výbavy, o ktorej píšeme v rámčeku priloženom k ​​našej reportáži.

Dusíkaté zaľadnenia

Prvá fotografia odoslaná na Zem ukázala veľkú oblasť v tvare srdca, ktorá sa odvtedy stala v istom zmysle vizitkou Pluta. „Videli sme bohatý svet s rozmanitou a aktívnou geológiou, exotickou povrchovou chémiou, zložitými atmosférami, záhadnými interakciami so Slnkom a zaujímavým systémom malých mesiacov,“ povedal Alan Stern na jednej z konferencií.

„Vidíme výrazné rozdiely v distribúcii prchavého ľadu na Plutu, čo naznačuje fascinujúci cyklus vyparovania a kondenzácie,“ zopakoval Will Grundy z Lowell Observatory v Arizone, hlavný autor vedeckého článku z marca 2016. „Tieto cykly sú oveľa bohatšie ako na Zemi, rebo nemá iba jednu látku, ktorá kondenzuje a vyparuje sa – ako voda. Vzájomne sa ovplyvňujú takým spôsobom, že ešte nie sme schopní úplne pochopiť a vyhodnotiť ich plošné účinky.“

Kozmická loď New Horizons sledovala niekoľko objektov na povrchu Pluta, ktoré dokazujú, že tekutá hmota existovala pred miliónmi rokov - alebo dokonca pred miliardami rokov (keď bol tlak v atmosfére oveľa vyšší ako teraz a klíma na povrchu je oveľa teplejší) schopný plávať. na povrchu Pluta je vzdialená zemeguľa.

3. Stopa jazera dusíka na Plutu

Objekt (3) zobrazený na fotografiách zo sondy sa javí ako zamrznuté jazero, kedysi tekuté dusík, ktorý sa nachádza v pohorí severne od oblasti neformálne známej ako Satelitné planum. V najširšom mieste sa jazero tiahne v dĺžke 30 km. „Okrem toho vidíme fragmenty kanálov, cez ktoré mohli v minulosti prúdiť tekuté látky,“ vysvetľuje Stern.

Vedci to zistili Atmosféra tejto trpasličej planéty sa skladá z mnohých vrstiev oparu, je chladnejšia a hustejšia, ako sa doteraz predpokladalo. „Výpary vznášajúce sa nízko nad povrchom Pluta sú pre nás signálom, že počasie sa tam mení v cykle deň-noc, rovnako ako na Zemi,“ povedal Will Grundy dva mesiace po minuloročnom stretnutí s Willovou planétou Grandi. Spolu s ďalšími fotografiami, ktoré vznikli nedávno, by aj toto mohol byť jeden z dôkazov kolobehu vody – podobne ako na našej planéte. Avšak tam v V atmosfére necirkuluje voda, ale dusík.

„Neočakávali sme objav cyklu dusíkového ľadu v mrazivých podmienkach na okraji slnečnej sústavy. Poháňaný zvyškovými slnečnými lúčmi je priamo porovnateľný s hydrologickým cyklom na Zemi, keď sa voda vyparuje z oceánov, padá ako sneh na ľadovce a vracia sa do nich, “dodal Alan Howard, člen geologického tímu New Horizons na jednom z množstvo konferencií.

4. Hory na Plutu na pozadí zapadajúceho Slnka.

Metán je ako voda

Pohorie (4) zobrazené na jednej z najnovších fotografií zo vzdialenosti 77 tisíc km od povrchu Pluta sa týči ostrymi klifami až 3,5 km nad okolité planiny. Vedci sa domnievajú, že tieto kopce sú založené na vodnom ľade, pretože ľad z metánu, dusíka a oxidu uhoľnatého je príliš mäkký na to, aby uniesol také veľké hory. Navyše ide o relatívne mladý geologický útvar – jeho vek sa odhaduje na nie viac ako 100 miliónov rokov, čo z neho robí jedno z najmladších pohorí v slnečnej sústave.

Tmavými oblasťami Pluta, ktoré sú neoficiálne známe, sa tiahne reťaz exotických zasnežených hôr Ktulhu Regal. Vedie pozdĺž strednej časti rovníka, začína na západe veľkými rovinami dusíkatého ľadu (Sputnik Planum). S dĺžkou 3 750 km a šírkou XNUMX km je Cthulhu o niečo väčší ako Aljaška.

Vo vzhľade sa Cthulhu líši od ostatných v tmavej farbe. Vedci sa domnievajú, že farba je spôsobená vrstvou tmavých zlúčenín známych ako tolinii. Vyskytujú sa, keď metán, sublimuje, stúpa do výšky asi 100 km. V dôsledku interakcie UV lúčov Slnka sa pri tvorbe syntetizujú molekuly metánu etylén Oraz acetylén. Tieto molekuly sa ďalej spájajú do ťažších uhľovodíkov nazývaných tolíny. Potom padajú na povrch planéty a vytvárajú charakteristiku červenkasté oblasti. Tholiny sú nám už známe z Titanu, Saturnovho mesiaca, ktorý, ako sa predpokladalo, by mohol byť dokonca palivom pre jednoduché mikróby. Geológia regiónu Cthulhu je veľmi rôznorodá – od hornatých až po rovinaté, husto pokryté krátermi a trhlinami. Hrebeň sa nachádza medzi krátermi a jeho vrcholy sú oddelené iba úzkymi údoliami. Svahy najvyšších štítov pokrýva svetlý materiál, ktorý ostro kontrastuje s tmavočervenou farbou okolitých plání. Vedci sa domnievajú, že tento svetlý materiál pozostáva hlavne z metánu, ktorý na vrcholoch stuhol na ľad. „Skutočnosť, že tento materiál pokrýva iba vrcholy vrcholov, naznačuje, že metánový ľad by sa mohol v zemskej atmosfére správať ako voda a vo vysokých nadmorských výškach kondenzovať ako mráz,“ povedal John Stansberry, člen vedeckého tímu New Horizons v Space Telescope Science. inštitútu. Informovali o tom médiá v Baltimore v štáte Maryland. Údaje o chémii zhromaždené kamerou MVIC ukazujú, že poloha jasného ľadu na vrcholkoch hôr takmer presne zodpovedá distribúcii metánového ľadu zobrazenej na fialových obrázkoch (5).

5. Metánový ľadový štít v pohorí Pluto.

Svetlé pláne so šírkou 1 kmXNUMX. km s názvom Sputnik Planum sú pokryté ľadom z dusíka a oxidu uhličitého. Na ich povrchu sa prakticky nenachádzajú žiadne krátery, čo naznačuje, že geologická aktivita pokračuje dodnes. Hneď vedľa plání sú oblasti plné kráterov, ktoré boli svedkami dopadov, ktoré Pluto zažilo v priebehu miliónov a miliárd rokov. Okraje a kopce v týchto oblastiach sú úplne pokryté ľadom a námrazou.

6. Farebná fotografia kryovulkánu Wright Mons

„Jedným z najzaujímavejších prvkov sú dva vysoké pahorky s ponormi v strede, ktoré vyzerajú ako sopky,“ hovorí Ross Beyer, vedúci pracovník inštitútu SETI. "Wright Mons jeho výška je viac ako 3 km a priemer základne je viac ako 200 km (6). Mohli by to byť kryovulkány, ale to ešte musíme zistiť.“

Had pláva vo vode

Cez zimu pribudli ďalšie fotografie z New Horizons, vďaka ktorým sa príbeh Pluta opäť dostal do povedomia médií a internetu. Lebo tam boli obrázky prekvapivé a tajomné zároveň. Odhaľujú mnoho dovtedy nevídaných topografických detailov. Jedna z dnes už veľmi známych fotografií ukazuje rozsiahle praskliny a nezvyčajné lineárne okraje, nazývané „hadia koža“ (7).

„Je to bezprecedentná a úžasná krajina, ktorá sa tiahne stovky kilometrov,“ povedal na konferencii William McKinnon, ktorý prestúpil z tímu misie New Horizons. „Na fotke to vyzerá skôr ako stromová kôra alebo dračie šupiny než ako typické geologické prvky. Vysvetliť, ako táto oblasť vyzerá, bude trvať dlho. Ktovie, možno je to kombinácia vnútorných tektonických síl a sublimácie ľadu.“

Špecialisti NASA študovali údaje získané pomocou spektrometra LEISA (Linear Etalon Imaging Spectral Array), ktorý umožňuje detekciu vody a ľadu, posúdenie ich hĺbky a hrúbky. Ukázalo sa, že pod vrstvou metánu, dusíka a čpavkového ľadu je obrovské množstvo vodného ľadu, ktorý tvorí sochu Pluta.

7. Hadia koža na povrchu Pluta

Prístroj LEISA vykonal 14. júla 2015 dva skeny zo vzdialenosti asi 108 XNUMX metrov. km od povrchu. Údaje viedli k záveru, že Povrch Pluta je pokrytý ľadovou vodou v oveľa väčšej miere, ako sa doteraz predpokladalo. Takmer všetky oblasti, okrem pólov, ako aj Tombo regióny ("Srdce" trpasličej planéty je pomenované podľa astronóma Clyda Tombaugha, ktorý objavil Pluto v roku 1930) a Lowellpokryté hrubou vrstvou zamrznutej vody. Mapa poskytnutá LEISA ukazuje, že ľadová voda sa nachádza v polovici pologule Pluta, okolo ktorej prešla sonda New Horizons – tieto oblasti sú na povrchu označené modrou farbou (8).

8. Vznik vody a vodného ľadu na Plutu

Mapa však ukazuje veľmi málo vodného ľadu v oblasti náhornej plošiny Sputnik. Lowell Reggio. To naznačuje, že prinajmenšom v týchto oblastiach je ľadové podložie Pluta dobre skryté pod silnou vrstvou iných ľadov, ako je metán, dusík a oxid uhoľnatý.

Vodný ľad má nižšiu hustotu ako dusík. Vedci sa domnievajú, že tamojšie ľadovce plávajú v oceáne ľadového dusíka, rovnako ako známe ľadovce v Arktíde. Kusy ľadových kopcov, ktoré sa odlamujú, prúdia v súlade s pohybom ľadovca a vytvárajú pôvodné reťazce a lokálne akumulácie. Tie vznikajú v dôsledku pohybu iných ľadovcov, v dôsledku pohybov ľadového dusíka, ktorý „zaháňa“ obrovské kusy vodného ľadu na jedno miesto, rovnako ako sa na pozemských vodách často na jednom mieste hromadia trosky alebo iné druhy plávajúcich predmetov. . Na pomenovanom mieste pozorujeme veľkú akumuláciu kusov vodného ľadu (60 × 35 km). Predstierajúci Kolles (Challenger – na pamiatku tragicky stratenej posádky trajektu Challenger) (9).

Geologická mozaika

Vedci z tímu misie New Horizons nedávno vytvorili geologická mapačo umožňuje pochopiť rozmanitosť tvarov krajiny a história vývoja povrchu Pluta (desať). Zahŕňa fragment povrchu vo výške 10 km s rozsiahlymi rovinami dusíkatého ľadu Sputnik Planum a priľahlými oblasťami. Mapa má farby zodpovedajúce rôznym geologickým formám. Každý typ terénu je definovaný svojou textúrou a morfológiou, ako je hladký, popraskaný alebo kopcovitý. Presnosť určenia tohto fragmentu priamo závisí od rozlíšenia fotografií danej oblasti. Celá oblasť zobrazená na tejto mape bola sondou vizualizovaná v mierke 2070 m na pixel alebo lepšej, takže vedci dokázali relatívne presne určiť jednotlivé prvky. Mapa je založená na dvanástich fotografiách zhotovených prístrojom LORRI.

10. Geologická mapa Plutónu

Modré a zelenkasté škvrny, ktoré vypĺňajú stred mapy, predstavujú rôzne formy terénu na Sputnik Planum, od dlaždíc v strede a na severe až po hladké pláne na juhu. Čierne čiary označujú trhliny, ktoré sú viditeľné medzi bunkovými oblasťami v dusíkovom ľade. Fialová označuje chaotické pohoria na západných hraniciach Sputnik Planum, zatiaľ čo ružová označuje roztrúsené plávajúce kopce na východnom okraji. V južnom rohu mapy je červenou farbou označený pravdepodobný kryovulkán Wright Mons. Zubaté, drsné vysočiny regiónu Cthulhu sú na západnom okraji znázornené tmavohnedou farbou so žltými škvrnami v oblasti označujúcej veľké impaktné krátery.

Štúdiom interakcie hraníc medzi jednotlivými fragmentmi sa vedci z New Horizons môžu pokúsiť určiť, ktoré vrstvy sa prekrývajú, čo im umožní vytvoriť časovú os pre tvorbu jednotlivých fragmentov. Napríklad žlté krátery (vľavo, na západnom okraji mapy) mali vzniknúť po vytvorení okolitého terénu.

11. Modrá žiara okolo Pluta

„Živý svet“ zahalený do modra

Atmosféra okolo Pluta žiari v krásnej modrej halo (11). Rovnaký jav je pozorovaný z povrchu tejto planéty. Aspoň to tvrdia vedci z NASA, ktorí zverejnili novú fotografiu zaslanú sondou New Horizons a zdôraznili, že farby, ktoré na nej vidno v určitých polohách, bude človek vidieť.

Vyššie uvedený rozklad metánu vedie k tvorbe zložitejších plynných uhľovodíkov, ako je etylén a acetylén. Tieto uhľovodíky sa ponoria do spodnej, chladnejšej atmosféry Plutónia, kde kondenzujú a potom zamrznú na veľmi jemné ľadové častice, podobné diamantovému prachu. Ultrafialové žiarenie ju mení na špecifickú tholinovú hmlu. Modrastý odtieň oparu nad Plutom je výsledkom lomu slnečného svetla iba časticami tholinu alebo dusíka.

Ďalším nálezom sú „škvrny“ vodného ľadu, ktoré na niektorých miestach vystupujú na povrch, hoci sú zvyčajne pokryté dusíkovým alebo metánovým ľadom. Majú jasne červený odtieň, ktorý vedci zatiaľ nevedia vysvetliť, a tak sa vynárajú ďalšie a ďalšie záhady. Jeden z vedcov z tímu New Horizons ešte viac rozohrial vedeckú atmosféru. Počas prednášky na University of Alberta v Kanade povedal o Plute: "Tento svet je živý." Myslel tým počasie, atmosférické a geologické zmeny, no pútavo dodal: „NASA mi nedovolí povedať, čo chcem povedať...“. Posledný návrh vyvolal na túto tému vlnu špekulácií. možné formy života na Plutu.

Vedci z misie zistili, že vrstvy hmly v dusíkatej atmosfére Pluta sa líšia jasom v závislosti od osvetlenia a pohľadu. Najlepšie ich vidno na fotografiách, ktoré urobila sonda New Horizons po prelete okolo Pluta, keď sa od neho vzďaľovala. Potom odfotografovala atmosféru osvetlenú slnečným žiarením. Na fotografiách zhotovených kamerou LORRI niekoľkokrát s odstupom až 5 hodín zaznamenal hmly vznášajúce sa nad určitou geografickou oblasťou. Jas vrstiev sa menil o 30 %, aj keď výška vrstiev nad povrchom zostala rovnaká.

Jar 2016 vrátane Časopis New Scientist naznačil, že niektoré z týchto štruktúr, ktoré sú viditeľné v hmlistej atmosfére Pluta, by mohli byť oblaky. Dokazuje to fotografia pripojená k e-mailu od vedca Johna Spencera z Southwestern Research Institute, na ktorej zaznamenal obzvlášť svetlé oblasti atmosféry. „Prvá fotografia ukazuje výnimočne jasný oblúk nízko nad juhovýchodnou plošinou Sputnik a slabý oblak proti slnkom zaliatemu povrchu. Krun Makula“, napísal v e-maile (12).

12. Mraky na Plutu? Kto vie…

Na rozdiel od oblakov na Zemi nebudú oblaky na Plutu tvorené vodou – s najväčšou pravdepodobnosťou budú tvorené časticami dusíkatého ľadu, metánového ľadu a iných podobných zlúčenín. Oblaky sa líšia od hmly tým, že na rozdiel od veľmi rozmazaných a rozsiahlych vrstiev plávajúcich častíc sú koncentrovanejšie, majú obmedzenú veľkosť a oveľa kratšie trvanie. Ak sa informácie potvrdia, bude to znamenať, že na Plutu boli prvýkrát zistené oblaky.

Aj mesiace sú úžasné

Od júla 2015 sa stretávame nielen s Plutom. Pozreli sme sa aj na niektoré z jeho vesmírnej spoločnosti. Krátko po prelete zverejnila NASA detailné zábery najväčšieho mesiaca Pluta Cháron (13). Tento mesiac je nezvyčajný v tom, že je relatívne veľmi veľký v porovnaní s veľkosťou telesa, okolo ktorého obieha. Jeho priemer je 1214 km, teda asi polovica priemeru Pluta. V skutočnosti sú obe nebeské telesá dvojitá planéta Dva objekty porovnateľnej veľkosti otáčajúce sa okolo spoločného ťažiska.

Prekvapil aj najväčší mesiac Pluta rozmanitosť útvarov na povrchuNajpozoruhodnejšie z nich sú červenkasté „škvrny“ na severnom póle. Farba tejto oblasti je spôsobená prítomnosťou vyššie uvedených tholinov. "Na rozdiel od Pluta je povrch Charonu dosť starý a jednotný." Väčšia časť je pokrytá vodným ľadom s malou prímesou čpavku. Cháron nie je tak geologicky aktívny ako Pluto,“ povedala médiám Christina Dalle Ore, vedkyňa SETI.

Pozornosť púta obrovský kaňon v rovníkovej zóne s dĺžkou 1800 km – približne rovnako ako známy Grand Canyon v Spojených štátoch. Podľa vedcov ide o pozostatok praskliny v Cháronovej kôre, ktorá zasa signalizuje dramatické udalosti v geologickej minulosti kozmického telesa. Presnejšie povedané, vedci identifikovali dva hlavné kaňony – prvý má hĺbku až 7,5 km (Grand Canyon v najhlbších miestach nedosahuje ani 2 km) a druhý je hlboký 1,6 km.

Tektonická krajina Charonu naznačuje, že bola v minulosti nejakým spôsobom roztiahnutá. V dôsledku toho jej vonkajší plášť praskol. Cháronova vonkajšia vrstva je tvorená prevažne vodným ľadom. V mladosti Mesiaca mala táto vrstva pomerne vysokú teplotu – teplo bolo zabezpečené rozpadom rádioaktívnych prvkov a vnútorným teplom vzniku tohto nebeského telesa. Vedci sa domnievajú, že Cháron mohol byť dostatočne teplý na to, aby skvapalnil vodu hlboko pod povrchom. Keď sa Mesiac ochladzuje, vnútorný oceán môže zamrznúť, zväčšiť svoj objem (ako keď voda zamrzne vo fľaši) a tým zdvihnúť vonkajšie vrstvy Mesiaca, čo má za následok masívne trhliny, ktoré dnes vidíme.

Štyri menšie mesiace - Styx, Knicks, Cerberus a Hydra (14) - pravdepodobne vznikol súčasne s Cháronom v dôsledku silnej zrážky. Malý podlhovastý satelit Hydra s rozmermi 45 km x 30 km odráža 45 % svetla, ktoré naň dopadá, takže môže ísť len o obrovský kus vodného ľadu. "Mysleli sme si, že malé satelity budú pripomínať Charon," uviedol v mediálnom vyhlásení Mark Showalter, vedúci pracovník inštitútu SETI. "Na rozdiel od našich očakávaní sa ukázalo, že ich povrch je oveľa jasnejší a starší ako povrch ich staršieho brata."

Výskumníci sú ohromení nezvyčajným rotačným vzorom týchto satelitov, ktoré sa rýchlo otáčajú okolo svojich vysoko naklonených osí. „Gravitačný vplyv Pluta by mal znížiť rýchlosť rotácie a zmeniť orientáciu osi rotácie. Ale nebolo to tak,“ poznamenáva Showalter. Tím misie New Horizons naznačuje, že za nezvyčajnú rotáciu sú zodpovedné kolízie s objektmi mimo systému.

Letíme ďalej!

New Horizons je súčasťou programu NASA s názvom New Frontiers, ktorý prevádzkuje NASA Space Flight Center. Marshall v Huntsville, Alabama. Sonda New Horizons bola navrhnutá, postavená a prevádzkovaná, rovnako ako celá misia, spoločnosťou APL (Applied Physics Laboratory) v mene riaditeľstva vedeckých misií NASA. Southwest Research Institute je zodpovedný za vedeckú misiu a vedecké plánovanie, keď kozmická loď prejde systémom Pluto.

Vo vydaní časopisu Science z 18. marca 2016 môžete nájsť veľa článkov o štúdiu Pluta a jeho mesiacov. Sonda New Horizons zatiaľ poslala späť na Zem približne polovicu údajov zozbieraných počas minuloročného preletu Pluta. Vedci očakávajú, že oveľa úžasnejšie informácie ešte len čakajú na príchod na Zem.

New Horizons vyrazili na túto dlhú cestu 19. januára 2006 a prešli viac ako 4,8 miliardy kilometrov, aby sa dostali do blízkosti Pluta. Toto je najdôležitejšia, no nie posledná zastávka na jeho ceste. Sonda sa pohybuje rýchlosťou takmer 14 km/s, takže namiesto spomalenia (čo by aj tak bolo skôr nemožné) a pokusu o oblet trpasličej planéty bolo rozhodnuté, že sonda pôjde ďalej. Už v septembri minulého roka NASA naznačila ďalší cieľ štúdie. Toto bude objekt známy ako 2014 MU69, Nachádza v Kuiperovom páse. Ak počítame z Pluta, je to od sondy niečo viac ako jeden a pol miliardy kilometrov.