Плутон — чрезвычайно далекий мир, он вращается вокруг Солнца более чем в 29 раз дальше Земли. При температуре поверхности примерно 380 градусов ниже нуля по Фаренгейту (около минус 229 градусов по Цельсию) окружающая среда на Плутоне слишком холодная, чтобы позволить жидкой воде на его поверхности.
Спутники Плутона находятся в такой же холодной среде.Удаленность Плутона и его небольшие размеры затрудняют наблюдение, но в июле 2015 года космический аппарат НАСА New Horizons первым посетит Плутон и Харон и предоставит самые подробные на сегодняшний день наблюдения.«Наша модель предсказывает различные модели трещин на поверхности Харона в зависимости от толщины его поверхностного льда, структуры внутренней части Луны и того, насколько легко она деформируется, а также от того, как эволюционировала ее орбита», — сказала Алисса Роден из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА.
Гринбелт, Мэриленд. «Сравнивая фактические наблюдения Харона New Horizons с различными предсказаниями, мы можем увидеть, что подходит лучше всего, и выяснить, мог ли Харон иметь подземный океан в прошлом, движимый высокой эксцентриситетом». Роден — ведущий автор статьи об этом исследовании, которая теперь доступна в Интернете в журнале Icarus.Некоторые луны вокруг планет газовых гигантов во внешней Солнечной системе имеют потрескавшиеся поверхности, свидетельствующие о внутреннем состоянии океана — спутник Юпитера Европа и спутник Сатурна Энцелад являются двумя примерами.
Когда Европа и Энцелад движутся по своим орбитам, гравитационное перетягивание каната между их соответствующими родительскими планетами и соседними лунами не дает их орбитам стать круговыми. Вместо этого у этих спутников эксцентрические (слегка овальные) орбиты, которые вызывают ежедневные приливы, которые изгибают внутреннюю часть и нагружают поверхность. Считается, что приливное нагревание продлило время жизни подземных океанов на Европе и Энцеладе, сохраняя их внутреннее тепло теплыми.В случае Харона это исследование показывает, что высокий эксцентриситет в прошлом мог вызвать большие приливы, вызывая трение и поверхностные трещины.
Луна необычайно массивна по сравнению с ее планетой, около одной восьмой массы Плутона, что является рекордом солнечной системы. Считается, что он образовался намного ближе к Плутону после того, как гигантский удар выбросил материал с поверхности планеты. Материал вышел на орбиту вокруг Плутона и слился под действием собственной гравитации, образуя Харон и несколько меньших спутников.
Первоначально в обоих мирах должны были быть сильные приливы, поскольку гравитация между Плутоном и Хароном заставляла их поверхности выпирать навстречу друг другу, создавая трение в их внутренностях. Это трение также привело бы к небольшому отставанию приливов от их орбитального положения. Задержка будет действовать как тормоз Плутона, заставляя его вращение замедляться, передавая эту вращательную энергию Харону, заставляя его ускоряться и удаляться от Плутона.
«В зависимости от того, как именно эволюционировала орбита Харона, особенно если она прошла через фазу высокого эксцентриситета, от приливной деформации могло быть достаточно тепла, чтобы поддерживать жидкую воду под поверхностью Харона в течение некоторого времени», — сказал Роден. «Используя правдоподобные модели внутренней структуры, которые включают океан, мы обнаружили, что не потребовалось бы большого эксцентриситета (менее 0,01) для образования поверхностных трещин, как мы наблюдаем на Европе».«Поскольку очень легко получить трещины, если мы доберемся до Харона, а их нет, это сильно ограничит то, насколько высоким мог быть эксцентриситет и насколько теплым мог бы быть интерьер», — добавляет Роден. «Это исследование дает нам фору для прибытия New Horizons — что мы должны искать и чему мы можем научиться на этом.
Мы собираемся к Плутону и Плутон — это захватывающе, но Харон также будет захватывающим».Основываясь на наблюдениях с телескопов, орбита Харона сейчас находится в стабильном конечном состоянии: круговая орбита с вращением Плутона и Харона замедлена до точки, где они всегда показывают одну и ту же сторону друг к другу. По словам Родена, на его нынешней орбите не ожидается значительных приливов, поэтому любой древний подземный океан к настоящему времени может быть заморожен.Поскольку жидкая вода является необходимым ингредиентом для известных форм жизни, океаны Европы и Энцелада считаются местами, где может быть найдена внеземная жизнь.
Однако для жизни также необходимы полезный источник энергии и достаточное количество многих ключевых элементов, таких как углерод, азот и фосфор. Неизвестно, содержат ли эти океаны эти дополнительные ингредиенты или они существуют достаточно долго, чтобы могла сформироваться жизнь.
Те же вопросы применимы к любому древнему океану, который мог существовать под ледяной корой Харона.Это исследование финансировалось Программой постдокторантуры НАСА в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА, находящейся в ведении Окриджских ассоциированных университетов, и штаб-квартиры НАСА через Фонд научных инноваций.