Пролет КА «Новые Горизонты» мимо Плутона показал нам удивительный холодный мир с активными тектоническими и климатическими процессами и богатым разнообразием форм рельефа. Древние кратерированные нагорья, покрытые темными нелетучими толинами, соседствуют с протяженной гладкой равниной, сложенной азотным и угарным льдами. Метановый снег покрывает кромки кратеров и вершины гор в низких и средних широтах, а в северной околополярной области становится обычным веществом на поверхности. Водяной лед, слагающий кору Плутона, играет роль коренной горной породы, местами скрываясь под чехлом летучих льдов, а местами выходя наружу. Разнообразие химического состава приводит к резким контрастам альбедо на поверхности Плутона, одним из самых высоких в Солнечной системе.

При температурах, царящих на Плутоне (35-50К), льды азота, угарного газа и, в меньшей степени, метана являются летучими. Они находятся в равновесии с газами, слагающими атмосферу. Поскольку давление насыщенных паров при ~40К выше всего у азота, именно он является основной составляющей атмосферы Плутона (для сравнения, давление насыщенных паров метана при этой температуре в тысячу раз меньше). Различия в летучести и сложное термодинамическое поведение смеси льдов обеспечивает эффективное разделение этих льдов на поверхности Плутона в зависимости от сезона, расстояния планеты от Солнца, широты, рельефа местности и альбедо подстилающего слоя.

[показать]
Распределение по поверхности Плутона льдов метана (слева), азота (в центре) и угарного газа (справа). В верхнем ряду – данные спектрометра LEISA, в нижнем ряду – они же, наложенные на снимок Плутона, полученный камерой LORRI.
Кое-где летучие льды покрывают поверхность планеты общим покровом, в других местах они разделены друг с другом. Так, в средних широтах северного полушария метановый снег часто лежит на кромках кратеров и на вершинах гор, тогда как замороженные азот и вода покрывают дно этих кратеров. http://stp.cosmos.ru/index.php?id=1137&tx_ttnews%5...035229bb03f92bc14e8c16fea3a046


Левый верхний кадр получен комбинацией двух снимков LORRI – полосы с разрешением 232 метра на пиксель и более широкого изображения с разрешением 889 метров на пиксель, сделанных 14 июля 2015 года с расстояния 46.4 тыс. км и 171.7 тыс. км соответственно. Левое нижнее изображение построено на основе данных LEISA, полученных с расстояния 45.5 тыс. км, разрешение изображения 2.7 км на пиксель.
Северная околополярная область Плутона (Lowell Regio) богата метановым льдом, но азотного льда там почти нет. Возможно, это сезонная особенность, и она связана с тем, что с 80-х годов прошлого века эта область постоянно освещается солнечными лучами (там стоит полярное лето), и весь азот уже успел испариться. http://stp.cosmos.ru/index.php?id=1137&tx_ttnews%5...cc859b3f710e0e20eb59606a58aed9


Область поверхности Плутона с неофициальным наименованием Земля Венеры (Venera Terra). Спектры этой области, полученные мультиспектральной камерой MVIC, говорят о том, что блоки богаты метановым льдом (на правом нижнем изображении он показан фиолетовым цветом). Снимки были получены КА «Новые Горизонты» 14 июля 2015 года примерно за 45 минут до момента максимального сближения с Плутоном. Расстояние до Плутона во время съемки – 33.9 тыс. км, разрешение изображения – 680 м на пиксель.

Равнина Спутника – единственная область на исследованном полушарии Плутона, где все три летучих льда сосуществуют друг с другом. Исследователи полагают, что эта область является холодной ловушкой, образовавшейся в глубокой депрессии (возможно, древнем ударном бассейне). Поверхность равнины Спутника очень молода – ее возраст не превышает 10 млн. лет. Возможно, она постоянно обновляется за счет постоянного движения азотных ледников и конвективных движений в толстом слое смеси азотного и угарного льдов. Самые сильные полосы азота и угарного газа наблюдаются в центральной части равнины Спутника, эта область отличается и самым высоким альбедо. http://stp.cosmos.ru/index.php?id=1137&tx_ttnews%5...23b64a363e3de35caca8ef3279a823


Конвективные ячейки на поверхности равнины Спутника. Ширина кадра – около 400 км. Снимок получен мультиспектральной камерой MVIC 14 июля 2015 года.
Как правило, центры клеток, на которые разбита равнина Спутника, более гладкие, а их края – более изрезанные и грубые. Удивительно, но границы между клетками еще более яркие (а значит, более гладкие), чем их центры! Исследователи предполагают, что такая текстура клеток, как и сами клетки, вызвана медленными конвективными движениями в толстом слое пластичного азотного льда, причем лед поднимается на поверхность в центре клеток, а опускается в глубину на их краях. Однако иногда можно видеть, что гладкие области тянутся через границы клеток, что может означать, что конвективные ячейки неустойчивы и постоянно эволюционируют, исчезая в одних местах и возникая в других. http://stp.cosmos.ru/index.php?id=1137&tx_ttnews%5...6406f63102a10a784bbe955c1126c5


Левый снимок был получен камерой MVIC с расстояния 33.9 тыс. км за 44 минуты до момента максимального сближения с Плутоном, разрешение снимка – 680 метров на пиксель. Правое изображение («карта рассеяния») получено комбинацией двух снимков – первого с расстояния 24.75 тыс. км, разрешение 495 метров на пиксель, и второго с расстояния 16 тыс. км, разрешение 320 метров на пиксель.

Крун Макула (Krun Macula) – изрезанная гористая местность, лежащая на 2.5 км выше равнины Спутника и расположенная у ее юго-восточного края. Крун Макула покрыта множеством округлых, связанных между собой котловин шириной 8-13 км и глубиной 2.5 км. У границы равнины Спутника эти котловины сливаются в глубокие долины протяженностью свыше 40 км, шириной до 20 км и глубиной до 3 км, причем дно долин оказывается покрытым азотным льдом. Научная команда «Новых Горизонтов» предполагает, что котловины образовались в результате обрушения внутренних пустот, хотя как возникли эти пустоты, пока неизвестно. http://stp.cosmos.ru/index.php?id=1137&tx_ttnews%5...769eb4cbb92cbb4763e59365c10acА

[830x]
Изображение было составлено комбинацией трех снимков, сделанных во время пролета Плутона 14 июля 2015 года.

Снимки LORRI показали наличие на Плутоне гор высотой в несколько километров, которые никак не могут быть сложенными из пластичных льдов N2, CO или CH4. Почти наверняка эти горы сложены из водяного льда, как и вся кора Плутона. Во многих местах водяной лед выходит на поверхность.

[показать]
Распределение по поверхности Плутона водяного льда. Слева – данные спектрометра LEISA, справа – они же, наложенные на снимок Плутона, полученный камерой LORRI.
Интересно, что самые сильные спектральные признаки наличия водяного льда обычно наблюдаются в наиболее темных и красноватых областях Плутона, например, в области Ктулху, расположеной к югу от экватора и к западу от равнины Спутника. Область Ктулху простирается почти на 3 тыс. км с запада на восток и на 750 км с севера на юг.

На снимке ниже показан горный хребет, расположенный в юго-восточной части области Ктулху и тянущийся на 420 км. Вершины гор и верхние склоны покрывает яркий материал, резко контрастирующий с темным оттенком окружающей местности. Ученые полагают, что этот материал состоит преимущественно из замерзшего метана. Как и в тропосфере Земли, температура воздуха в тропосфере Плутона падает с высотой, так что метан конденсируется на вершинах гор. Данные, полученные мультиспектральной камерой Ralph (представлены фиолетовым цветом на врезке справа), показывают распределение метанового льда. Хорошо видно, что это распределение почти точно повторяет рисунок яркого вещества на верхних склонах горного хребта. http://stp.cosmos.ru/index.php?id=1137&tx_ttnews%5...2d887b9eb1863974e620aff9664cbe


Изображение в расширенных цветах было получено мультиспектральной камерой Ralph с расстояния 33.9 тыс. км за 45 минут до момента максимального сближения КА «Новые Горизонты» с Плутоном. Разрешение снимка – 680 метров на пиксель. Область, очерченная желтой рамкой, охватывает участок поверхности размерами 225х450 км.
Темный красноватый оттенок этого региона объясняется слоем толинов – сложных углеводородных азотсодержащих полимеров, образующихся при фотолизе метана солнечным ультрафиолетом.

В настоящий момент атмосфера Плутона непрозрачна для солнечного жесткого ультрафиолета, поэтому основные фотохимические реакции происходят в верхних слоях атмосферы планеты. Однако поверхность Плутона эффективно облучается космическими лучами, которые проникают в грунт на глубину свыше 1 метра (в том числе и на ночной стороне). Лабораторные исследования по облучению смеси льдов N2, CO и CH4 при температуре 15К энергичными электронами привели к появлению темного красноватого нелетучего органического остатка, спектр которого напоминает спектры темного вещества на поверхности Плутона. В этом остатке были обнаружены мочевина, спирты, органические кислоты, кетоны, альдегиды, амины и нитрилы. Кроме того, были обнаружены ароматические и полиароматические соединения с атомными массами в широком диапазоне от 50 до 250 дальтон. Эти эксперименты показывают, что в случае вымерзания атмосферы характерное потемнение поверхности может произойти буквально за несколько лет. http://stp.cosmos.ru/index.php?id=1137&tx_ttnews%5...9f05a67e2edf1593955ece463f78b8

К северу от области Ктулху можно видеть кратерированное нагорье с неофициальным названием земля Веги (Vega Terra). Обрывистый эскарп или отвесные утесы под названием Piri Rupes отделяют землю Веги от молодой, практически лишенной кратеров равнины Пири (Piri Planitia). В нескольких местах стена утесов разбивается на отдельные столовые горы.


По диагонали от земли Веги в северо-восточном углу кадра лежит протяженный разлом Inanna Fossa, который тянется на 600 км с запада на восток от равнины Пири до западного края огромной равнины Спутника, покрытой азотным льдом.

Правый кадр показывает эту же область, снятую спектрографом LEISA мультиспектрального инструмента Ralph. Данные, полученные LEISA, показывают, что кратерированные нагорья к югу от Piri Rupes богаты метановым льдом (показан фиолетовым цветом). Ученые полагают, что сублимация метана приводит к эрозии Piri Rupes и наступлению равнины Пири на юг. По данным LEISA равнина Пири покрыта водяным льдом (показан синим цветом). Здесь водяной лед выступает в качестве коренной породы, покрытой сверху метановым льдом. Отдельные фиолетовые пятна на равнине Пири показывают области, где метановый лед еще не полностью испарился. http://stp.cosmos.ru/index.php?id=1137&tx_ttnews%5...e1beee0a0fc811b5ea7da6b6142163

На Плутоне нередки разломы, но обычно они идут параллельно друг другу. На поверхности Плутона есть необычная геологическая особенность, напоминающая гигантского паука. Как можно видеть на изображении, представленном ниже и полученном 14 июля 2015 года за 45 минут до момента максимального сближения с Плутоном, «паук» состоит как минимум из шести разломов, сходящихся в одной точке. Наиболее длинные разломы тянутся с севера на юг, причем самый длинный – протяженностью 580 км – получил неофициальное название Слейпнир (Sleipnir Fossa). Разлом, тянущийся примерно с востока на запад, короче – его протяженность всего около 100 км.

На севере и западе разломы рассекают пятнистые холмистые равнины высоких северных широт, а на юге – пластинчатый рельеф местности, получившей неофициальное наименование Тартар (Tartarus Dorsa). Интересно, что в этих разломах («лапах паука») на дне и стенках находятся отложения темного красно-коричневого вещества.

Исследователи из команды «Новых Горизонтов» полагают, что такие разломы вызваны глобальным расширением ледяной коры карликовой планеты. Радиальный рисунок трещин, составляющих «паука», может быть вызван локальным источником напряжений под точкой схождения разломов – например, из-за поднятия материала из глубин к поверхности. Похожие структуры наблюдаются на Венере, а также на Меркурии (формация Пантеон – Pantheon Fossae). http://stp.cosmos.ru/index.php?id=1137&tx_ttnews%5...4fc9894132927c760a4aee2ff4dbef


Область Tartarus Dorsa на Плутоне.
На Земле на поверхности ледников иногда возникают эрозионные формы рельефа, называемые пенитентесами, или ледяными лезвиями. Они представляют собой ряд чашеобразных углублений с острыми краями, напоминающими лезвия или шпили. Высота «лезвий» может достигать десятков метров. Подобные ледяные структуры существуют и на Плутоне.

Как показало изучение области на Плутоне, неофициально называемой Tartarus Dorsa, для образования пенитентесов необходимо наличие атмосферы – именно поэтому они не были обнаружены на многочисленных ледяных безатмосферных телах Солнечной системы. Однако драматическая разница в условиях на поверхности Плутона и Земли приводит к большой разнице масштабов «ледяных лезвий», образующихся на этих планетах. Хребты Плутона достигают в высоту пятисот метров, а ширина углублений между ними составляет 3-5 километров. http://stp.cosmos.ru/index.php?id=1137&tx_ttnews%5...e35dd3e42e7ac42b1efb7c1ba9e48a


Еще одним интересным открытием стало обнаружение осыпей на Хароне, крупнейшем спутнике Плутона. Как ни странно, на самом Плутоне никаких осыпей не найдено. http://stp.cosmos.ru/index.php?id=1137&tx_ttnews%5Btt_news%5D=8116&cHash=8024dc74bfcd36ad5a2d9770e0a0267c


Осыпи на Хароне (указаны стрелками).