Plutone a un anno da una più stretta conoscenza. Nuovo meraviglioso mondo

Quasi un anno fa, il 14 luglio 2015, la sonda New Horizons, come previsto, ha raggiunto la sua distanza minima di circa 13. km a Plutone (1). Quindi, utilizzando la sua attrezzatura di bordo, ha scattato una serie di fotografie e analisi. Quando abbiamo visto le prime foto, ci siamo subito innamorati di questo pianeta nano. Nei mesi successivi divenne sempre più interessante. E non è ancora finita...

2. Montagne e pianure su Plutone (la superficie di Plutone nell'approssimazione più vicina 🙂

Durante questo incontro ravvicinato, la sonda ha raccolto circa 50 gigabit di dati. Una volta completato il suo passaggio attraverso il sistema di Plutone, installò le sue antenne sulla Terra e iniziò a trasmettere. Dopo una serie di foto successive della superficie, si può dire molto di Plutone, ma non certo che abbia un paesaggio monotono e uniforme (2). Come commentato da Alan Stern, co-responsabile del programma di ricerca sui dati delle sonde presso il Southwestern Research Institute di Boulder, in Colorado, nessun corpo conosciuto nel sistema solare ha tante formazioni come Plutone.

Lo abbiamo sparso sulla superficie crateri e catene montuose остановка grandi campi di ghiaccio, costituito sia da acqua che da azoto ghiaccio. Le formazioni, che ricordano quelle conosciute dai nostri deserti, stupiscono l'immaginazione. dune. La loro presenza sembra insolita in quanto l'atmosfera di Plutone è molto sottile ei venti non possono esercitare una pressione sufficiente sulle caratteristiche del paesaggio. Si è scoperto anche quello Plutone è un po' più grande di quanto pensassimo finora. Secondo le foto di New Horizons, il suo diametro è di 2370 km, ovvero circa 2 km in più del previsto. Potrebbe non sembrare molto, ma da un punto di vista scientifico la differenza è enorme.

Un diametro maggiore significa principalmente una densità dell'oggetto inferiore e una struttura diversa. La NASA afferma che c'è più ghiaccio e meno rocce sotto la superficie di Plutone del previsto.

Le bellissime immagini di Plutone sono state scattate con fotocamere - (LORRI), che scatta fotografie in bianco e nero, e la Ralph Multispectral Visible Imaging Camera (MVIC), che scatta fotografie sia in bianco e nero che a colori. Inoltre, tieni presente che New Horizons conduce anche vari test utilizzando le apparecchiature di bordo.

E ha molta attrezzatura con sé, di cui scriviamo nel riquadro allegato al nostro rapporto.

Glaciazioni di azoto

La prima fotografia inviata sulla Terra mostrava una vasta area a forma di cuore che da allora è diventata, in un certo senso, il biglietto da visita di Plutone. "Abbiamo visto un mondo ricco con una geologia diversificata e attiva, una chimica di superficie esotica, atmosfere complesse, interazioni misteriose con il Sole e un intrigante sistema di piccole lune", ha affermato Alan Stern in una delle conferenze.

"Vediamo differenze significative nella distribuzione del ghiaccio volatile su Plutone, che indicano un affascinante ciclo di evaporazione e condensazione", ha fatto eco Will Grundy del Lowell Observatory in Arizona, autore principale del documento scientifico di marzo 2016. “Questi cicli sono molto più ricchi che sulla Terra, il rebo non ha una sola sostanza che condensa ed evapora, come l'acqua. Interagiscono tra loro in modo tale che non siamo ancora in grado di comprendere e valutare appieno gli effetti su tutta la linea”.

La navicella spaziale New Horizons ha rintracciato diversi oggetti sulla superficie di Plutone che dimostrano che la materia liquida esisteva milioni di anni fa - o addirittura miliardi di anni fa (quando la pressione nell'atmosfera era molto più alta di adesso e il clima sulla superficie è molto più caldo) in grado di nuotare. sulla superficie di Plutone c'è un globo lontano.

3. Traccia di un lago di azoto su Plutone

L'oggetto (3) mostrato nelle fotografie della sonda sembra essere un lago ghiacciato, un tempo liquido азот, situata in una catena montuosa a nord dell'area informalmente nota come Plano satellitare. Nel suo punto più largo, il lago si estende per 30 km. "Inoltre, vediamo frammenti di canali attraverso i quali in passato potevano fluire sostanze liquide", spiega Stern.

Gli scienziati lo hanno scoperto L'atmosfera di questo pianeta nano è composta da molti strati di foschia, più freschi e più densi di quanto si pensasse in precedenza. "I vapori che aleggiano bassi sulla superficie di Plutone sono un segnale per noi che il tempo lì cambia in un ciclo giorno-notte, proprio come sulla Terra", ha detto Will Grundy due mesi dopo l'incontro dell'anno scorso con il pianeta di Will Grandi. Insieme ad altre foto scattate di recente, questa potrebbe anche essere una delle prove del ciclo dell'acqua, proprio come sul nostro pianeta. Tuttavia, lì dentro Non è acqua che circola nell'atmosfera, è azoto.

“Non ci aspettavamo la scoperta di un ciclo di azoto ghiacciato in condizioni di congelamento ai margini del sistema solare. Alimentato dai raggi solari residui, è direttamente paragonabile al ciclo idrologico sulla Terra, quando l'acqua evapora dagli oceani, cade come neve sui ghiacciai e ritorna su di essi ", ha aggiunto Alan Howard, membro del team geologico di New Horizons in uno dei i tanti convegni

4. Montagne su Plutone sullo sfondo del sole al tramonto.

Il metano è come l'acqua

Catena montuosa (4), mostrata in una delle ultime foto, da una distanza di 77mila km dalla superficie di Plutone, sorge ostrimi klifami fino a 3,5 km sopra la pianura circostante. Gli scienziati sospettano che queste colline siano basate sul ghiaccio d'acqua perché il ghiaccio di metano, azoto e monossido di carbonio è troppo morbido per supportare montagne così grandi. Inoltre, è una formazione geologica relativamente giovane, che si stima non abbia più di 100 milioni di anni, il che la rende una delle catene montuose più giovani del sistema solare.

Una catena di montagne esotiche innevate si estende attraverso le oscure regioni di Plutone, conosciute ufficiosamente Ktulhu Regal. Corre lungo la metà dell'equatore, iniziando a ovest con grandi pianure di ghiaccio di azoto (Sputnik Planum). Con una lunghezza di 3 mila km e una larghezza di 750 km, Cthulhu è leggermente più grande dell'Alaska.

In apparenza, Cthulhu differisce dal resto in un colore scuro. Gli scienziati ritengono che il colore sia causato da uno strato di composti scuri noti come tolinii. Si verificano quando metano, sublimando, sale ad un'altezza di circa 100 km. A causa dell'interazione dei raggi UV del Sole, le molecole di metano vengono sintetizzate con la formazione etilene Oraz acetilene. Queste molecole sono ulteriormente combinate in idrocarburi più pesanti chiamati tolini. Quindi cadono sulla superficie del pianeta, creando una caratteristica zone rossastre. I tholin ci sono già noti da Titano, la luna di Saturno, che, è stato suggerito, potrebbe anche essere carburante per semplici microbi. La geologia della regione di Cthulhu è molto varia: da montuosa a piatta, densamente ricoperta di crateri e crepe. La cresta si trova tra i crateri e le sue cime sono separate solo da strette valli. Le pendici delle vette più alte sono ricoperte da un materiale di colore chiaro che contrasta nettamente con il colore rosso scuro delle pianure circostanti. Gli scienziati ritengono che questo materiale brillante sia costituito principalmente da metano, che si è solidificato in ghiaccio nella parte superiore. "Il fatto che questo materiale copra solo le cime delle vette suggerisce che il ghiaccio di metano potrebbe comportarsi come l'acqua nell'atmosfera terrestre, condensandosi come brina ad alta quota", ha affermato John Stansberry, membro del team scientifico di New Horizons presso lo Space Telescope Science. Istituto. Lo hanno riferito i media di Baltimora, nel Maryland. I dati chimici raccolti dalla telecamera MVIC mostrano che la posizione del ghiaccio brillante sulle cime delle montagne corrisponde quasi esattamente alla distribuzione del ghiaccio di metano mostrata nelle immagini viola (5).

5. Calotta glaciale di metano nelle montagne di Plutone.

Pianure chiare con una larghezza di 1 kmq. km chiamati Sputnik Planum sono ricoperti di ghiaccio da azoto e anidride carbonica. Non ci sono praticamente crateri sulla loro superficie, il che suggerisce che l'attività geologica continua ancora oggi. Proprio accanto alle pianure ci sono le regioni craterizzate che hanno assistito agli impatti che Plutone ha subito nel corso di milioni e miliardi di anni. I bordi e le colline in queste aree sono completamente ricoperti di ghiaccio e gelo.

6. Foto a colori del criovulcano Wright Mons

"Una delle caratteristiche più interessanti sono i due alti cumuli con doline al centro che sembrano vulcani", afferma Ross Beyer, ricercatore presso il SETI Institute. "Wright mons la sua altezza è superiore a 3 km e il diametro alla base è superiore a 200 km (6). Potrebbero essere criovulcani, ma dobbiamo ancora scoprirlo".

Il serpente nuota nell'acqua

Durante l'inverno, altre foto sono arrivate da New Horizons, facendo conoscere ancora una volta la storia di Plutone sui media e su Internet. Perché c'erano le immagini sorprendente e misterioso allo stesso tempo. Rivelano molti dettagli topografici mai visti prima. Una delle fotografie ormai famosissime mostra spaccature estese e bordi lineari insoliti, detti "pelle di serpente" (7).

"Questo è un paesaggio straordinario e senza precedenti, che si estende per centinaia di chilometri", ha detto William McKinnon, che si è trasferito dal team della missione New Horizons, alla conferenza. “Nella foto, sembra più una corteccia d'albero o una scaglia di drago che le tipiche caratteristiche geologiche. Ci vorrà molto tempo per spiegare che aspetto ha quest'area. Chissà, forse è una combinazione di forze tettoniche interne e sublimazione del ghiaccio".

Gli specialisti della NASA hanno studiato i dati ottenuti utilizzando lo spettrometro LEISA (Linear Etalon Imaging Spectral Array), che consente di rilevare acqua e ghiaccio, valutandone profondità e spessore. Si è scoperto che sotto uno strato di metano, azoto e ghiaccio di ammoniaca c'è un'enorme quantità di ghiaccio d'acqua, che forma una statua di Plutone.

7. Pelle di serpente sulla superficie di Plutone

Il 14 luglio 2015 lo strumento LEISA ha eseguito due scansioni da una distanza di circa 108 metri. km dalla superficie. I dati hanno portato alla conclusione che La superficie di Plutone è ricoperta di acqua ghiacciata in misura molto maggiore di quanto si pensasse in precedenza. Quasi tutte le aree, ad eccezione dei poli, così come Regioni Tomba (Il "cuore" del pianeta nano prende il nome dall'astronomo Clyde Tombaugh, che scoprì Plutone nel 1930) e Lowellricoperta da uno spesso strato di acqua gelata. La mappa fornita da LEISA mostra che l'acqua ghiacciata si trova nella metà dell'emisfero di Plutone dove è passata la sonda New Horizons - queste aree sono contrassegnate in blu sulla superficie (8).

8. L'emergere di acqua e ghiaccio d'acqua su Plutone

Tuttavia, la mappa mostra pochissimo ghiaccio d'acqua nell'area dell'altopiano dello Sputnik. Lowell Reggio. Ciò indica che, almeno in queste regioni, la roccia ghiacciata di Plutone è ben nascosta sotto uno spesso strato di altri ghiacci come metano, azoto e monossido di carbonio.

Il ghiaccio d'acqua ha una densità inferiore all'azoto. Gli scienziati ritengono che gli iceberg galleggiano in un oceano di azoto ghiacciato, proprio come i famosi iceberg nell'Artico. Pezzi di collinette di ghiaccio, staccandosi, scorrono secondo il movimento del ghiacciaio, creando originali catene e locali accumuli. Questi ultimi si formano a causa del movimento di altri ghiacciai, a causa dei movimenti dell'azoto ghiacciato, che "guidano" enormi pezzi di ghiaccio d'acqua in un punto, proprio come detriti o altri tipi di oggetti galleggianti spesso si accumulano in un punto sulle acque terrestri . Osserviamo un grande accumulo di pezzi di ghiaccio d'acqua (60 × 35 km) nel luogo nominato Pretendente Kolles (Challenger - in memoria dell'equipaggio tragicamente perduto del traghetto Challenger) (9).

Mosaico geologico

Scienziati del team della missione New Horizons recentemente creato carta geologicache permette di capire varietà di morfologie e la storia dell'evoluzione della superficie di Plutone (dieci). Comprende un frammento della superficie ad un'altezza di 10 km, con vaste pianure di ghiaccio di azoto Sputnik Planum e aree adiacenti. La mappa ha colori corrispondenti a diverse forme geologiche. Ogni tipo di terreno è definito dalla sua struttura e morfologia, come liscio, screpolato o collinare. L'accuratezza nel determinare questo frammento dipende direttamente dalla risoluzione delle fotografie di una determinata area. L'intera area rappresentata su questa mappa è stata visualizzata dalla sonda su una scala di 2070 m per pixel o superiore, quindi gli scienziati sono stati in grado di determinare i singoli elementi in modo relativamente accurato. La mappa si basa su dodici fotografie scattate con lo strumento LORRI.

10. Carta geologica di Plutone

Le macchie blu e verdastre che riempiono il centro della mappa rappresentano le varie morfologie viste sullo Sputnik Planum, dalle regioni piastrellate al centro e al nord alle pianure lisce nel sud. Le linee nere segnano le crepe visibili tra le regioni cellulari nel ghiaccio di azoto. Il viola indica le caotiche catene montuose ai confini occidentali dello Sputnik Planum, mentre il rosa indica le sparse colline galleggianti sul bordo orientale. Il probabile criovulcano Wright Mons è contrassegnato in rosso nell'angolo meridionale della mappa. Gli altipiani frastagliati e aspri della regione di Cthulhu sono raffigurati in marrone scuro lungo il bordo occidentale, con macchie gialle nell'area che segnano grandi crateri da impatto.

Studiando come interagiscono i confini tra i singoli frammenti, gli scienziati di New Horizons possono provare a determinare quali strati si sovrappongono, consentendo loro di creare una linea temporale per la formazione dei singoli frammenti. Ad esempio, i crateri gialli (a sinistra, sul bordo occidentale della mappa) dovrebbero essersi formati dopo la formazione del terreno circostante.

11. Bagliore blu attorno a Plutone

"Mondo vivente" avvolto nel blu

L'atmosfera intorno a Plutone brilla in un bellissimo alone blu (11). Lo stesso fenomeno si osserva dalla superficie di questo pianeta. Almeno questo è quanto affermano gli scienziati della NASA, che hanno pubblicato una nuova foto inviata dalla sonda New Horizons e hanno sottolineato che i colori visti in essa in determinate posizioni saranno visibili a una persona.

La suddetta decomposizione del metano porta alla formazione di idrocarburi gassosi più complessi come etilene e acetilene. Questi idrocarburi affondano nell'atmosfera più bassa e più fredda del plutonio, dove condensano e poi congelano in particelle di ghiaccio molto fini, simili alla polvere di diamante. La radiazione ultravioletta lo trasforma in una specifica nebbia di tholin. La tonalità bluastra della foschia sopra Plutone è il risultato della rifrazione della luce solare solo da parte di particelle di tolina o azoto.

Un'altra scoperta sono le "macchie" di ghiaccio d'acqua che salgono in superficie in alcuni punti, sebbene di solito siano ricoperte da azoto o ghiaccio di metano. Hanno una tonalità rosso brillante che gli scienziati non possono ancora spiegare, quindi sorgono sempre più misteri. Uno degli scienziati del team di New Horizons ha riscaldato ancora di più l'atmosfera scientifica. Durante una conferenza all'Università di Alberta in Canada, ha detto di Plutone: "Questo mondo è vivo". Voleva dire clima, cambiamenti atmosferici e geologici, ma ha aggiunto in modo intrigante: "La NASA non mi permette di dire quello che voglio dire...". L'ultima proposta ha suscitato un'ondata di speculazioni sull'argomento. possibili forme di vita su Plutone.

Gli scienziati della missione hanno scoperto che gli strati di nebbia nell'atmosfera azotata di Plutone variano in luminosità a seconda dell'illuminazione e del punto di osservazione. Si vedono meglio nelle fotografie scattate dalla navicella spaziale New Horizons dopo che ha sorvolato Plutone mentre si allontanava da esso. Ha poi fotografato l'atmosfera illuminata dalla radiazione solare. Nelle fotografie scattate dalla fotocamera LORRI, più volte, con un intervallo fino a 5 ore, ha registrato delle nebbie sospese su una determinata area geografica. La luminosità degli strati variava del 30%, sebbene l'altezza degli strati sopra la superficie rimanesse la stessa.

Primavera 2016, incl. La rivista New Scientist ha suggerito che alcune di queste strutture, visibili nell'atmosfera nebbiosa di Plutone, potrebbero essere nuvole. Ciò è dimostrato da una fotografia allegata a un'e-mail dello scienziato del Southwestern Research Institute John Spencer, in cui ha notato aree particolarmente luminose dell'atmosfera. “La prima foto mostra un arco eccezionalmente luminoso in basso sopra l'altopiano sudorientale dello Sputnik e una debole nuvola contro la superficie illuminata dal sole. Krun Makula“, ha scritto in una mail (12).

12. Nubi su Plutone? Chi lo sa…

A differenza delle nuvole sulla Terra, le nuvole su Plutone non saranno composte da acqua: molto probabilmente saranno formate da particelle di ghiaccio di azoto, ghiaccio di metano e altri composti simili. Le nuvole differiscono dalle nebbie in quanto, a differenza di strati molto sfocati ed estesi di particelle galleggianti, sono più concentrate, di dimensioni limitate e di durata molto più breve. Se le informazioni sono confermate, ciò significherà che le nuvole sono state rilevate per la prima volta su Plutone.

Anche le lune sono incredibili

Da luglio 2015 abbiamo incontrato non solo Plutone. Abbiamo anche esaminato alcune delle sue società spaziali. Poco dopo il sorvolo, la NASA ha rilasciato immagini dettagliate della più grande luna di Plutone, Caronte (13). Questa luna è insolita in quanto è relativamente molto grande rispetto alle dimensioni del corpo su cui orbita. Il suo diametro è di 1214 km, ovvero circa la metà del diametro di Plutone. Entrambi i corpi celesti lo sono in realtà doppio pianeta Due oggetti di dimensioni comparabili che ruotano attorno a un comune centro di massa.

Anche il più grande satellite di Plutone ha sorpreso varietà di formazioni in superficieI più notevoli di questi sono i "macchietti" rossastri al Polo Nord. Il colore di questa zona è dovuto alla presenza dei suddetti tholins. “A differenza di Plutone, la superficie di Caronte è piuttosto vecchia e uniforme. La maggior parte è ricoperta di acqua ghiacciata con una piccola miscela di ammoniaca. Caronte non è geologicamente attivo come Plutone", ha detto ai media Christina Dalle Ore, una scienziata SETI.

L'attenzione è attirata da un enorme canyon nella zona equatoriale, con una lunghezza di 1800 km, circa la stessa del famoso Grand Canyon negli Stati Uniti. Secondo gli scienziati, questo è il residuo di una rottura nella crosta di Caronte, che, a sua volta, segnala eventi drammatici nel passato geologico del corpo cosmico. Più precisamente, gli scienziati hanno identificato due canyon principali: il primo ha una profondità fino a 7,5 km (il Grand Canyon nei punti più profondi non raggiunge nemmeno i 2 km) e il secondo è profondo 1,6 km.

Il paesaggio tettonico di Caronte indica che in passato era allungato in qualche modo. Di conseguenza, il suo guscio esterno si è rotto. Lo strato esterno di Caronte è costituito principalmente da ghiaccio d'acqua. Nella giovinezza della Luna, questo strato aveva una temperatura relativamente alta: il calore era fornito dal decadimento degli elementi radioattivi e dal calore interno della formazione di questo corpo celeste. Gli scienziati ritengono che Caronte avrebbe potuto essere abbastanza caldo da liquefare l'acqua in profondità sotto la superficie. Mentre la Luna si raffredda, l'oceano interno può congelarsi, espandendosi di volume (come quando l'acqua si congela in una bottiglia) e sollevando così gli strati esterni della Luna, provocando le enormi crepe viste oggi.

Quattro lune minori - Stige, Nyx, Kerberos e Idra (14) - probabilmente sorse contemporaneamente a Caronte, a seguito di una potente collisione. Il piccolo satellite allungato Hydra, che misura 45 km x 30 km, riflette il 45% della luce che cade su di esso, quindi potrebbe essere solo un enorme pezzo di ghiaccio d'acqua. "Pensavamo che i piccoli satelliti somigliassero a Caronte", ha detto in una dichiarazione ai media Mark Showalter, membro anziano del SETI Institute. "Contrariamente alle nostre aspettative, si è scoperto che la loro superficie è molto più luminosa e più antica di quella del loro fratello maggiore".

I ricercatori sono stupiti dall'insolito schema di rotazione di questi satelliti, che ruotano rapidamente attorno ai loro assi altamente inclinati. “L'influenza gravitazionale di Plutone dovrebbe diminuire la velocità di rotazione e cambiare l'orientamento dell'asse di rotazione. Ma non è stato così", osserva Showalter. Il team della missione New Horizons suggerisce che le collisioni con oggetti al di fuori del sistema siano responsabili della rotazione insolita.

Stiamo volando!

New Horizons fa parte di un programma della NASA chiamato New Frontiers, gestito dal NASA Space Flight Center. Marshall a Huntsville, Alabama. La sonda New Horizons è stata progettata, costruita e gestita, come l'intera missione, dall'APL (Applied Physics Laboratory) per conto del Science Mission Directorate della NASA. Il Southwest Research Institute è responsabile della missione scientifica e della pianificazione scientifica quando la navicella spaziale passa attraverso il sistema di Plutone.

Nel numero del 18 marzo 2016 della rivista Science, puoi trovare molti articoli sullo studio di Plutone e delle sue lune. Finora, la navicella spaziale New Horizons ha inviato sulla Terra circa la metà dei dati raccolti durante il sorvolo di Plutone dell'anno scorso. Gli scienziati si aspettano che informazioni molto più sorprendenti stiano ancora aspettando di arrivare sulla Terra.

New Horizons ha intrapreso questo lungo viaggio il 19 gennaio 2006 e ha percorso oltre 4,8 miliardi di chilometri per avvicinarsi a Plutone. Questa è la tappa più importante, ma non l'ultima, della sua strada. La sonda viaggia a quasi 14 km/s, quindi invece di rallentarla (cosa che sarebbe stata comunque piuttosto impossibile) e provare a orbitare attorno al pianeta nano, è stato deciso che la navicella spaziale sarebbe andata oltre. Già nel settembre dello scorso anno, la NASA ha indicato un altro obiettivo dello studio. Questo sarà l'oggetto noto come 2014 MU69, situato nella cintura di Kuiper. Contando da Plutone, dista poco più di un miliardo e mezzo di chilometri dalla sonda.