Метановые ледяные шапки Плутона

Горы, обнаруженные на Плутоне в 2015 году во время сближения с ним космического аппарата "Новые горизонты", покрыты слоем метанового льда, и эти яркие отложения делают их поразительно похожими на заснеженные горные цепи нашей Земли.

Новое исследование, проведённое международной группой учёных, включая исследователей из Кремниевой долины, представляет собой анализ данных об атмосфере и поверхности Плутона, полученных аппаратом "Новые горизонты".
В исследовании также использовалось численное моделирование климата Плутона, чтобы выяснить, в результате каких процессов образуются ледяные шапки на карликовой планете, которые являются совершенно иными, нежели на Земле.

"Особенно примечательно то, что два очень похожих ландшафта на Земле и Плутоне могут быть созданы посредством двух очень разных процессов, - говорит Тангай Бертран, ведущий автор статьи с подробным описанием этих результатов, опубликованной в журнале "Взаимосвязи в природе" (Nature Communications). - Хотя теоретически на таких объектах, как спутник Нептуна Тритон, тоже могут происходить подобные процессы, нигде в нашей Солнечной системе нет таких покрытых льдом гор, кроме Земли".

На нашей планете атмосферные температуры понижаются с ростом высоты, главным образом из-за охлаждения, вызванного расширением воздуха при восходящих движениях. Прохладная атмосфера, в свою очередь, снижает температуру на поверхности. Когда влажный ветер обдувает земные горы, водяной пар охлаждается и конденсируется, образуя облака, а затем снег, оседающий на горных вершинах.
Но на Плутоне происходит обратное. Атмосфера карликовой планеты фактически становится теплее с увеличением высоты, поскольку метан, концентрация которого возрастает с высотой, поглощает солнечное излучение.
Однако атмосфера Плутона слишком разреженная, чтобы ощутимо влиять на температуру поверхности, которая остаётся постоянной. И, в отличие от восходящих ветров Земли, на Плутоне преобладают ветры, движущиеся вниз по горным склонам.

Чтобы понять, как один и тот же ландшафт может сформироваться из разных природных материалов и в различных условиях, исследователи разработали в Лаборатории метеорологии (Париж) 3D-модель климата Плутона, в которой имитировались изменения атмосферы и поверхности планеты с течением времени.
Они обнаружили, что больше газообразного метана содержится в более высоких и относительно тёплых слоях атмосферы Плутона, что позволяет этому газу накапливаться, конденсироваться, а затем замерзать непосредственно на горных вершинах без образования облаков.
На низких высотах отсутствует метановый иней, поскольку там содержание газообразного метана меньше, и конденсация невозможна.

Благодаря этому процессу образуются не только метановые ледяные шапки на горах Плутона, но и аналогичные особенности по краям его кратеров. Загадочный лезвиеобразный рельеф, который можно найти в районе, где простираются гряды Тартар вокруг экватора Плутона, также объясняется этим циклом.

"Плутон реально является одной из лучших естественных лабораторий для изучения физических и динамических процессов, возникающих при взаимодействии соединений, которые регулярно переходят из твердого состояния в газообразное (сублимируют), с поверхностью планеты, - говорит Бертран. - Сближение "Новых горизонтов" с Плутоном открыло для нас удивительные ледяные ландшафты, которые мы продолжаем изучать".





Источник: https:// www.nasa.gov/ feature/ ames/ pluto-ice-caps/