Rozwiązywanie tajemnicy gigantycznych ostrzy lodowych na Plutonie

Obszary Plutona pełne lodowych ostrzy widziane przez sondę New Horizons podczas historycznego przelotu w pobliżu planety w lipcu 2015 roku.
Źródło: NASA/JHUAPL/SwRI/Daniel Rutter

Sonda New Horizons zrewolucjonizowała naszą wiedzę o Plutonie gdy przeleciała w pobliżu tej odległej planety 14 lipca 2015 roku. Pośród wielu odkryć znalazły się także zdjęcia osobliwych formacji przypominających potężne ostrza wykonane z lodu, których pochodzenie pozostawało niejasne.

Teraz naukowcy stworzyli fascynujące wyjaśnienie w jaki sposób powstał ten obszar pełen ostrzy: struktury zbudowane są niemal w całości z lodu metanowego i prawdopodobnie powstały wskutek erozji jego powierzchni, która pozostawiła po sobie dramatyczne łuki i ostre podziały.

Owe ostre krawędzie geologiczne sięgające na setki metrów w górę można znaleźć na najwyższych obszarach powierzchni Plutona, w pobliżu równika. Są to jedne z najciekawszych typów powierzchni na Plutonie, a teraz okazuje się, że owe ostrza związane są ze złożonym klimatem i geologiczną historią Plutona.

Przykładowe penitenty z południowego krańca płaskowyżu Chajnantor w Chile.
Źródło: Wikimedia Commons/ESO

Zespół kierowany przez Jeffreya Moore’a, członka zespołu misji New Horizons, badacza w Ames Research Center w Dolinie Krzemowej określił, że formacja ostrego obszaru zaczyna się w momencie zamarzania metanu na wysokich szerokościach geograficznych Plutona, w ten sam sposób, w jaki szron pojawia się na Ziemi czy nawet w lodówce.

„Gdy uświadomiliśmy sobie, że wypełniony ostrzami teren składa się z wysokich depozytów lodu metanowego, zastanawialiśmy się dlaczego tworzy on takie krawędzie, a nie po prostu płachty lodu na powierzchni”, mówi Moore. „Okazuje się, że Pluton doświadcza zmian klimatycznych i czasami, gdy Pluton jest nieznacznie cieplejszy, lód metanowy po prostu zaczyna odparowywać”.

Naukowcy używają terminu sublimacja na określenie procesu, w którym lód przechodzi bezpośrednio ze stanu stałego w gazowy, z pominięciem fazy ciekłej.

Powyższe mapy stworzone na podstawie danych z sondy New Horizons przedstawiają topografię (u góry) i skład chemiczny (u dołu) powierzchni Plutona.
Źródło: NASA/JHUAPL/SwRI/LPI

Podobne struktury można znaleźć na Ziemi na znajdujących się na dużych wysokościach polach śnieżnych wzdłuż równika, choć skalą znacząco się one różnią od ostrzy powstałych na Plutonie. Struktury ziemskie zwane penitentami, to formacje śnieżne o wysokości zaledwie kilku metrów, zaskakująco dobrze przypominające znacznie większe ostrza na Plutonie.

Erozja obszaru ostrzy na Plutonie wskazuje, że jego klimat doświadcza długofalowych zmian rozciągających się na miliony lat, które odpowiadają za trwającą tam aktywność geologiczną. Wczesne warunki klimatyczne umożliwiały zamarzanie metanu na powierzchniach znajdujących się na dużych wysokościach, jednak z czasem warunki ulegały zmianie, a lód stopniowo zamieniał się w gaz.

Dzięki temu odkryciu dowiedzieliśmy się, że powierzchnia i powietrze otaczające Plutona są znacznie dynamiczniejsze niż wcześniej przypuszczano. Wyniki badań opublikowano niedawno w międzynarodowym periodyku Icarus.

Zidentyfikowanie natury egzotycznego ostrego obszaru na Plutonie zbliża nas o krok do zrozumienia globalnej topografii tej planety. Sonda New Horizons dostarczyła nam spektakularnych zdjęć wysokiej rozdzielczości, obejmujących jedną stronę Plutona (drugą stronę obserwowaliśmy tuż przed przelotem w niższej rozdzielczości).

Z uwagi na fakt, że metan został teraz skojarzony z dużymi wysokościami powierzchni, badacze mogą wykorzystać dane wskazujące gdzie metan jest obecny na powierzchni Plutona do oszacowania, które obszary są bardziej wypiętrzone niż inne. To z kolei pozwoli nam na stworzenie mapy wysokości niektórych obszarów powierzchni Plutona sfotografowanych w niższej rozdzielczości.

Choć szczegółowe dane dotyczące ostrej powierzchni Plutona obejmują tylko niewielki obszar, badacze z NASA wraz ze swoimi współpracownikami byli w stanie wywnioskować z kilku niezależnych typów danych, że te ostre krawędzie mogą być powszechne na tak zwanej „niewidocznej” stronie Plutona.

Źródło: NASA