Un peisaj sublim: un nou model explică câmpiile accidentate ale lui Pluto

Mărește / Poligoanele Sputnik Planitium.

Așteptările cu privire la geologia activă pe Pluto erau destul de scăzute înainte de sosirea sondei New Horizons. Dar fotografiile care s-au întors de pe planeta pitică au dezvăluit o lume a munților, crestelor și… lucruri ciudate, cocoloase, care nu au un analog terestru evident. Una dintre cele mai importante obiective turistice a fost câmpia Sputnik Planitia, plină cu gheață de azot împărțită în forme poligonale separate de râpe adânci de câteva zeci de metri.

Oamenii de știință au găsit rapid o explicație parțială pentru aceste structuri: convecția, unde diferențele de căldură fac ca gheața de azot mai adâncă și mai caldă să se formeze prin materialul moale către suprafață. Problema este că planeta nu are surse evidente de căldură în interior. Acum, totuși, un grup de cercetători europeni sugerează că convecția poate fi determinată de răcirea suprafeței, mai degrabă decât de căldura din interiorul planetei. Secretul este sublimarea înghețatei cu azot direct în vapori.

Lipsa căldurii

Este dificil de explicat formațiunile de pe corpuri mici de gheață precum Pluto, deoarece oamenii de știință se așteaptă să nu aibă sursele de căldură care conduc tectonica plăcilor, precum cele de pe Pământ. Aceste corpuri de gheață sunt suficient de mici încât orice căldură generată de coliziunile care le-au construit și planeta pitică să se disipeze cu mult timp în urmă. Și nu au suficiente materiale metalice pentru radioizotopi pentru a asigura generarea continuă de căldură. Puținele excepții de la aceasta, precum Europa și Enceladus, sunt încălzite de interacțiunile gravitaționale cu planetele gigantice pe care le orbitează, dar nici aceasta nu este o opțiune pentru Pluto.

READ  Lego lansează setul de descoperire a navetei spațiale NASA Epic 2354 Piece

Ca atare, este dificil să găsești o sursă mare de căldură care să fie încă prezentă la miliarde de ani după formarea sistemului solar. Și aceasta este o problemă pentru ideea de convecție. Aici, pe Pământ, convecția internă a planetei este condusă de căldura care iese din miezul planetei. Și această convecție determină, la rândul său, activitatea vulcanică la suprafață. Fără acest tip de căldură, este greu de înțeles cum poate convecția să conducă caracteristicile pe care le vedem pe Pluto.

Ideea pe care a avut-o echipa europeană a fost că nu căldura absolută este neapărat necesară pentru a conduce convecția. Mai degrabă, diferența de temperatură contează (precum și capacitatea materialului implicat de a se deforma). Deci o modalitate de a răci suprafața ar putea fi la fel de eficientă ca și o modalitate de a încălzi interiorul.

Și a existat un candidat clar pentru asta. Când este încălzită de Soare, o cantitate mică de gheață cu azot se va vaporiza într-un gaz într-un proces numit sublimare. Și, în acest proces, moleculele de azot care scapă preiau o parte din căldura de la gheață cu ele, oferind o cantitate mică de răcire. Nu este mult pe o bază atom cu atom, dar Sputnik Planitia este un vast plan de gheață și a avut miliarde de ani pentru a fi supus sublimării.

În plus, cercetătorii au explicat deja alte caracteristici ale lui Pluto poate fi produs prin sublimare.

Un model sublim

Evident, nu putem merge doar la Pluto pentru a vedea dacă azotul se sublimează la suprafață. În schimb, echipa de cercetare a construit un model de convecție și a folosit valori fizice plauzibile pentru proprietățile gheții de azot și cantitatea de energie pe care o are. În alte cazuri, au variat setările într-un interval pentru a vedea ce valori ar putea provoca un comportament diferit.

READ  Cercetătorii măsoară gravitația exercitată de un obiect de 90 de miligrame

Într-un prim test, și-au rulat modelul folosind sublimarea pentru a oferi o diferență de căldură gheții și au rulat o a doua versiune a modelului care a furnizat pur și simplu un gradient de temperatură gheții. În acest din urmă caz, s-au format poligoane, dar arătau diferit de ceea ce vedem pe Pluto. Poate mai important, evidenția lor se afla în apropierea marginilor poligoanelor, mai degrabă decât în ​​centru. În schimb, atunci când se folosea sublimarea, lucrurile semănau mult cu Pluto.

Testând diferiți parametri, echipa a reușit să determine că materialele cu vâscozitate ridicată ajung să stagneze atunci când puțin material proaspăt iese la suprafață. Pentru vâscozități prea scăzute, modelul a ajuns să nu formeze zone cu contrast semnificativ între ele, astfel încât să nu fie vizibilă nicio regiune de frontieră.

Privirea poligoanelor crescând indică faptul că ele ies treptat din instabilități aleatorii în convecție și apoi se reorganizează treptat în downwellings în formă de frunze care formează părțile laterale ale poligoanelor. De asemenea, penele la scară mică se condensează treptat într-un singur upwelling mare care formează regiunea centrală a penei.

Gradul în care acest sistem poate funcționa, însă, depinde de detaliile orbitei lui Pluto, detalii care se schimbă pe perioade de milioane de ani. Prin urmare, este posibil ca trăsăturile să se fi format și să se fi spart de mai multe ori în timpul istoriei planetei pitice.

Natură, 2021. DOI: 10.1038 / s41586-021-04095-w (Despre DOI).

Faci un comentariu sau dai un răspuns?

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *