Под коркой метаново-азотного льда, покрывающего Плутон, может оказаться жидкая вода.

Плутон, открытый в 1930 году, долгое время считался девятой планетой Солнечной системы. После открытия первых крупных объектов пояса Койпера в 1992 году и более массивной (но меньшей по размеру) малой планеты Эриды астрономическое сообщество пересмотрело определение Плутона, и в 2006 году его «понизили» в статусе до карликовой планеты. Но, пусть и со сменой статуса, Плутон всё равно считается одним из крупнейших транснептуновых объектов.

Художественная реконструкция Плутона и его спутника Харона. (Иллюстрация Jerry Armstrong / Flickr.com.)

Переориентация Плутона вследствие перемещения летучих газов и льдов. (Иллюстрация James T. Keane et al., Nature 2016.). Воспроизводится с разрешения Macmillan Publishers Ltd: Nature doi:10.1038/nature20120, copyright 2016.

В начале 2006 года NASA отправило в космос станцию Новые Горизонты, которая должна была изучить Плутон, его спутник Харон и другие космические тела пояса Койпера. Сведения, собранные миссией с 15 июля 2015 года, когда она прошла рядом с Плутоном, оказались настоящим подарком для астрофизиков, и результаты исследований, основанных на информации, полученной с Новых Горизонтов, уже начали публиковаться в научных журналах. Сегодня речь пойдёт о двух таких статьях (1 и 2), опубликованных в журнале Nature.

На поверхности Плутона находится обширная впадина каплеобразной формы, так называемая Равнина Спутника, размером 1300 на 900 км и глубиной около 3,5 км относительно окружающих её возвышенностей. Скорее всего, она образовалась вследствие мощного удара кометы или астероида. Поверхность равнины очень гладкая и практически не имеет кратеров. Фактически, это смесь льдов из летучих газов: азота, метана и оксида углерода. В ледяной корке постоянно идёт конвекция – «перемешивание» – за счёт разницы температур и силы тяжести.

Равнина Спутника находится подозрительно близко к оси приливов, которые создаёт Харон. Обычно ориентация таких геологических объектов в направлении главных осей вращения указывает на перемещение полюсов, и предыдущие работы исследователей Плутона указывают на то, что тут такое случалось. Точнее, из-за удара кора астероида поднялась, и область равнины стала плотнее, что привело к так называемой положительной гравитационной аномалии: локальному увеличению силы тяжести по отношению к усреднённому значению для данного объекта.

Однако, чтобы объяснить такую сильную положительную гравитационную аномалию с учётом новых сведений с Новых Горизонтов, одного только «ударного уплотнения» недостаточно. Нужно что-то более массивное, например, вода. Присутствие воды на поверхности Плутона, в общем, неудивительно, поскольку объекты из пояса Койпера большей частью состоят из замороженного химического «коктейля», в который входят оксид углерода, метан, азот и вода. Любопытно, что за время, прошедшее с момента формирования Равнины Спутника, вода не замёрзла, несмотря на процессы конвекции в слоях льда. Скорее всего, это произошло благодаря тому, что азотный лёд плохо проводит тепло.

Стоит отметить, что один из альтернативных сценариев предполагал образование льда II под слоями азота и метана. Так называют одну из фазовых разновидностей льда, которая формируется из обычного льда при температуре от -83°C до -63°C (190–210 K) и давлении 300 МПа. Лёд II обладает тригональной кристаллической решёткой, в отличие от гексагональной решётки обычного льда, и, следовательно, его плотность существенно выше.

Присутствие льда II могло бы объяснить образование обширной области положительно гравитационной аномалии, но в таком случае здесь должны были вдобавок случиться и определённые компрессионные тектонические последствия, которых, однако, нет на снимках впадины. На данный момент исследователи разрабатывают альтернативные механизмы того, как в области Равнины Спутника могла возникнуть положительная гравитация – более детальное изучение тектоники Плутона поможет определить, какая же из теорий правильна.

Если подо льдом Плутона действительно находится жидкий океан, то из-за «перезамерзания» он должен находиться под повышенным давлением, что, в свою очередь, должно привести к крио-вулканической активности и разломам литосферы, схожим с теми, что наблюдаются на поверхности планеты. И, скорее всего, многие другие объекты пояса Койпера, схожие с Плутоном по характеристикам, тоже могут «прятать» жидкие океаны под своей поверхностью.