Спътникът на Плутон, Харон, има интересна червена „шапчица“ на един от полюсите си. Откакто New Horizons прелетя над оцветения в ръжда северен полюс на Луната през 2015 г., учените размишляват върху планетарните процеси, отговорни за такава забележителност.
Първоначално учените подозираха, че оцветяването с цвят на желязо (наречена Mordor Macula) е метан, уловен от повърхността на Плутон, червеният му цвят е резултат от бавното изпичане в ултравиолетовата светлина на Слънцето. Това беше интересна идея, която просто трябваше да бъде тествана.
Сега комбинация от моделиране и лабораторни експерименти установи, че тези ранни предположения не са твърде далеч от истината, но с лек обрат. Изследването добавя изненадващи нови подробности към разбирането, което предполага, че оцветяването на луната е нещо повече, отколкото може да се види на пръв поглед.
Стартирана през 2006 г., междупланетната космическа сонда на НАСА New Horizons предостави на изследователите безпрецедентна гледка към планетарната система на джуджето Плутон и неговата луна Харон, на разстояние повече от 5 милиарда километра от Слънцето.
„Преди New Horizons най-добрите изображения на Хъбъл на Плутон разкриваха само размита на петна отразена светлина“, казва Ранди Гладстон, планетарен учен от Югозападния изследователски институт (SwRI) в САЩ.
„В допълнение към всички очарователни характеристики, открити на повърхността на Плутон, прелитането разкри необичайната особеност на Харон – изненадващата червена шапка, центрирана на северния му полюс.
Червеното може да не е необичаен цвят, който да видите в богати на желязо светове като нашия или Марс. Но чак в замръзналите предградия на Слънчевата система червеното е много по-вероятно да показва наличието на разнообразна група от катранени съединения, наречени толини.
Ако това помогне, просто заменете думата tholin с „gunk“. Кафеникаво-червената бъркотия от химикали е като остатъка, останал във фурната, ако фурната използва UV светлина за печене на сладкиши, направени от прости газове като въглероден диоксид или амоняк.
На Плутон метанът би бил вероятно изходно място. За да прераснат в толин, тези малки въглеводороди просто трябва да абсорбират много специфичен цвят на UV светлина, филтрирана от орбитални водородни облаци, наречени Lyman-alpha.
Розовото сияние на Плутон е обект на изследване от десетилетия. New Horizons просто разкри точния модел на толините на повърхността във великолепна висока разделителна способност. Откриването на ръждив оттенък, хвърлен върху шапката на неговия спътник, обаче беше интригуваща изненада.
Предполагаше се, че метанът от Плутон може да се пренесе до орбиталната му луна. Но времето необходимо газът да се утаи и да замръзне в такава отчетливо дифузна мазнина, винаги е било пречка. Част от проблема е съревнованието между слабата гравитация на Харон и студената светлина на далечното Слънце, която затопля повърхността му. Колкото и слаба да е, пролетната зора можеше да бъде достатъчна, за да разтопи метановия скреж и да го изгони отново от повърхността.
За да определят какво наистина ще се случи, изследователите на SwRI са моделирали въртящото се движение на до голяма степен наклонената планетарна система. Тайната на оцветяването може да е експлозивният характер на идването на пролетта.
Сравнително внезапното затопляне на северния полюс ще се случи в продължение на няколко години – просто мигване в 248-годишната орбита на Луната около Слънцето. През този кратък период петна от метанов скреж с дебелина само десетки микрона се изпарява от единия полюс, докато започва да замръзва на другия.
За съжаление, моделирането установи, че това бързо движение би било твърде бързо, за да може голяма част от замразения метан да абсорбира достатъчно количество Lyman-alpha, за да се превърне в толин.
Но етанът – малко по-дългият въглеводороден братовчед на метана – би бил съвсем друга история.
„Етанът е по-малко летлив от метана и остава замръзнал на повърхността на Харон дълго след пролетния изгрев“, казва планетарният учен Уджвал Раут, водещ автор на второ проучване, което моделира промените в плътността на изпаряването и замръзването на метана.
„Излагането на слънчевия вятър може да превърне етан в устойчиви червеникави повърхностни отлагания, допринасящи за червената шапка на Харон.“
Заедно с резултатите от лабораторните експерименти, проучването на Раут и неговия екип демонстрира възможен начин метанът да бъде превърнат в етан на полюсите.
Има само един проблем. Лиман-алфа радиацията няма да превърне етана в червеникава утайка. Това не изключва въглеводорода. Заредените частици, струящи от Слънцето за по-дълъг период от време, все още могат да генерират все по-дълги вериги от въглеводороди, които биха придали на Харон характерната му червена шапка.
„Смятаме, че йонизиращата радиация от слънчевия вятър разлага приготвената от Лиман алфа полярна слана, за да синтезира все по-сложни, по-червени материали, отговорни за уникалното албедо на тази загадъчна луна“, казва Раут.
По-нататъшните лабораторни тестове и моделиране биха могли да помогнат за утвърждаването на хипотезата, че червеното петно на Харон е много по-сложно, отколкото някога сме осъзнавали.
