Модели объясняют каньоны на большой луне Плутона Хароне

В 2015 году, когда космический аппарат НАСА New Horizons столкнулся с системой Плутон-Шарон, научная группа под руководством Юго-Западного исследовательского института обнаружила интересные, геологически активные объекты, а не инертные ледяные шары, как предполагалось ранее.

Ученый из SwRI пересмотрел данные, чтобы изучить источник криовулканических потоков и очевидный пояс трещин на большой луне Плутона - Хароне. Эти новые модели предполагают, что когда внутренний океан луны замерз, он мог сформировать глубокие, вытянутые впадины вдоль ее обхвата, но менее вероятно, что это привело к извержению криовулканов со льдом, водой и другими материалами в ее северном полушарии.

"Сочетание геологических интерпретаций и моделей тепловой орбитальной эволюции предполагает, что Харон имел подповерхностный жидкий океан, который в конечном итоге замерз", - сказала доктор Алисса Роден из SwRI, специалист по геофизике ледяных спутников, особенно тех, которые содержат океаны, и эволюции спутниковых систем планет-гигантов. Она является автором новой статьи об источнике поверхностных особенностей Харона в журнале Icarus.

"Когда внутренний океан замерзает, он расширяется, создавая большие напряжения в его ледяной оболочке и оказывая давление на воду внизу. Мы подозревали, что это и есть источник крупных каньонов и криовулканических потоков Харона".

Новый лед, образующийся на внутреннем слое существующей ледяной оболочки, также может создавать напряжения в структуре поверхности. Чтобы лучше понять эволюцию внутреннего пространства и поверхности луны, Роден смоделировал, как в ледяной оболочке Харона образовались трещины, когда океан под ней замерз. Команда смоделировала океаны из воды, аммиака или их смеси, исходя из вопросов о составе. Аммиак может действовать как антифриз и продлевать жизнь океана; однако результаты существенно не отличались.

Когда трещины пронизывают весь ледяной панцирь и проникают в подповерхностный океан, жидкость, находящаяся под давлением из-за увеличения объема вновь замерзшего льда, может проталкиваться через трещины и извергаться на поверхность. Модели пытались определить условия, при которых могут возникнуть трещины, полностью пронизывающие ледяной панцирь Харона, соединяющие его поверхность и подповерхностную воду, чтобы обеспечить криовулканизм на основе океана. Однако, исходя из текущих моделей внутренней эволюции Харона, ледяной панцирь был слишком толстым, чтобы полностью расколоться под действием напряжений, связанных с замерзанием океана.

Время замерзания океана также имеет большое значение. Синхронные и круговые орбиты Плутона и Харона стабилизировались относительно рано, поэтому приливное нагревание происходило только в течение первого миллиона лет.

"Либо толщина ледяной оболочки Харона была менее 6 миль (10 км), когда возникли потоки, в отличие от указанных более 60 миль или 100 км, либо поверхность не находилась в прямом сообщении с океаном в процессе извержения", - сказал Роден. "Если бы ледяной панцирь Харона был достаточно тонким, чтобы полностью расколоться, это означало бы значительно большее замерзание океана, чем показывают каньоны, обнаруженные на встречном полушарии Харона".

Трещины в ледяной оболочке могут быть точками начала этих каньонов вдоль глобального тектонического пояса хребтов, которые пересекают лицо Харона, разделяя северную и южную геологические области Луны. Если на полушарии, не запечатленном "Новыми Горизонтами", будут обнаружены дополнительные крупные экстенсивные особенности, или композиционный анализ сможет доказать, что криовулканизм Харона произошел из океана, это подтвердит идею о том, что его океан был значительно толще, чем ожидалось.

"Замораживание океана также предсказывает последовательность геологической активности, в которой криовулканизм, источником которого является океан, прекращается перед тектонизмом, вызванным деформациями", - сказал Роден. "Более детальный анализ геологической летописи Харона может помочь определить, насколько жизнеспособен такой сценарий".