Mikä sijaitsee Pluton jäisen sydämen alla? Uusi tutkimus osoittaa, että yli 100 kilometrin paksuinen suolainen ”Kuolleenmeren” kaltainen valtameri voi olla.
"Pluton sisätilojen lämpömallit ja pinnalta löydetyt tektoniset todisteet viittaavat siihen, että valtamerta voi olla, mutta sen kokoa tai jotain muuta ei ole helppo päätellä siitä", sanoi Brownin yliopiston Brandon Johnson. "Olemme pystyneet asettamaan joitain rajoituksia sen paksuudelle ja saamaan joitain vihjeitä koostumuksesta."
Johnsonin ja hänen tiiminsä tekemässä tutkimuksessa keskityttiin Pluuton ”sydämeen” - alueeseen, jota epävirallisesti kutsutaan Sputnik Planumiksi, jonka New Horizons -alusta valokuvatti Pluton lentosuunnan aikana heinäkuussa 2015.
New Horizonsin päätutkija Alan Stern kutsui Sputnik Planumia ”yhdeksi upeimmista geologisista löytöistä 50 vuotta kestäneellä planeettatutkimuksella”, ja aiemmat tutkimukset osoittivat, että alue näyttää jatkuvasti uudistuvan nykypäivän jään konvektiolla.
Sydän on 900 km leveä valuma-alue - suurempi kuin Texas ja Oklahoma yhdessä - ja ainakin sen länsipuolelle näyttää muodostuvan isku, todennäköisesti esineen, joka on 200 kilometrin poikki tai suurempi.
Johnson ja hänen kollegansa Timothy Bowling Chicagon yliopistosta sekä Alexander Trowbridge ja Andrew Freed Purduen yliopistosta mallinntivat iskudynamiikan, joka loi massiivisen kraatterin Pluton pinnalle, ja tarkasteli myös Pluton ja sen kuuharoonin välistä dynamiikkaa.
Nämä kaksi ovat vuorovesilukittu toistensa kanssa, mikä tarkoittaa, että ne näyttävät toisilleen aina saman kasvot pyöriessään. Sputnik Planum istuu suoraan vuorovesiakselilla, joka yhdistää kaksi maailmaa. Tämä kanta viittaa siihen, että altaalla on ns. Positiivinen massavirhe - siinä on keskimääräistä enemmän massaa Pluton jäiselle kuorelle. Kun Charonin painovoima vetää Pluton suuntaan, se vetoa suhteellisesti enemmän suuremman massan alueille, mikä kallistaisi planeettaa, kunnes Sputnik Planum tulee linjaan vuorovesiakselin kanssa.
Joten sen sijaan, että se olisi reikä maassa, kraatteri on tosiasiallisesti täytetty takaisin. Osa siitä on täytetty konvektoivan typpijään avulla. Vaikka tämä jääkerros lisää jonkin verran massaa altaaseen, se ei ole yksinään tarpeeksi paksu, jotta Sputnik Planumilla olisi positiivinen massa.
Lopun massasta, Johnsonin mukaan, voi syntyä neste, joka varitsee pinnan alla.
Johnson ja hänen tiiminsä selittivät sen näin:
Kuten trampoliiniin pudotettu keilapallo, suuri isku luo loven planeetan pinnalle, jota seuraa paluu. Tämä rebound vetää materiaalia ylöspäin syvältä planeetan sisätiloissa. Jos se pyöritetty materiaali on tiheämpää kuin se, jonka isku räjäytti, kraatterin lopputuloksena on sama massa kuin sillä oli ennen iskun tapahtumista. Tähän ilmiöön geologit viittaavat isostaattisena kompensointina.
Vesi on tiheämpää kuin jää. Joten jos Pluuton jääkuoren alla oli kerros nestemäistä vettä, se on ehkä hitsautunut Sputnik Planum -iskua seuraten ja tasoittanut kraatterin massan. Jos altaan lähtö alkoi neutraalilla massalla, myöhemmin kerrostettu typpikerros riittäisi positiivisen massavirheen luomiseksi.
"Tämä skenaario vaatii nestemäisen valtameren", Johnson sanoi. ”Halusimme ajaa vaikutusten mukaisia tietokonemalleja nähdäksemme, tapahtuuko tämä todella jotain. Havaitsimme, että positiivisen massanomalian tuottaminen on oikeasti melko herkkä valtameren kerroksen paksuudelle. Se on myös herkkä valtameren suolaisuudelle, koska suolapitoisuus vaikuttaa veden tiheyteen. "
Mallit simuloivat riittävän suuren esineen vaikutusta luodakseen Sputnik Planumin koon altaan, joka osuu Plutoon nopeudella, jota odotetaan aurinkokunnan kyseiselle osalle. Simuloinnissa oletettiin kuoren alla olevan vesikerroksen eri paksuus, vedettömästä vedestä ollenkaan 200 kilometrin paksuiseen kerrokseen.
Sputnik Planumin havaittu koon syvyys rekonstruoi parhaiten, ja samalla se tuottaa kraatterin, jolla on kompensoitu massa. Pluton valtameren kerros on yli 100 kilometriä paksu ja suolapitoisuus noin 30 prosenttia.
"Se mitä meille kertoo, on se, että jos Sputnik Planum on todella positiivinen massavirhe - ja näyttää siltä kuin se olisi - tämän vähintään 100 kilometrin etäisyyden valtameren kerroksen on oltava siellä", Johnson sanoi. "Minulle on melko hämmästyttävää, että sinulla on tämä ruumis kaukana aurinkojärjestelmästä, jossa voi silti olla nestemäistä vettä."
Johnson hän ja muut tutkijat jatkavat New Horizonsin lähettämien tietojen tutkimista saadaksesi selkeämmän kuvan Pluton kiehtovasta sisätilasta ja mahdollisesta valtamerestä.
Lisätietoja: Brown University, New Horions / APL
