stringtranslate.com

Спутниковая Планития

Sputnik Planitia / ˈ s p ʌ t n ɪ k p l ə ˈ n ɪ ʃ i ə , ˈ s p ʊ t -/ (ранее Sputnik Planum ) [4] — крупный, частично покрытый льдом бассейн на Плутоне . Размером около 1400 на 1200 км (870 на 750 миль) [3], Sputnik Planitia частично погружена в большие, яркие ледники из азотного льда . Названная в честь первого искусственного спутника Земли, Спутника 1 , она представляет собой западную часть сердцевидной области Томбо . Sputnik Planitia в основном расположена в северном полушарии, но простирается через экватор. Большая ее часть имеет поверхность из неправильных многоугольников, разделенных впадинами, которые интерпретируются как конвекционные ячейки в относительно мягком азотном льду. Полигоны в среднем имеют около 33 км (21 милю) в поперечнике. [5] В некоторых случаях впадины заполнены глыбовыми горами или холмами или содержат более темный материал. [6] На поверхности, по-видимому, есть полосы ветра с признаками сублимации . [7] [8] Темные полосы имеют длину в несколько километров и все выровнены в одном направлении. [6] На равнинах также есть ямы, по-видимому, образованные сублимацией. [6] Никаких кратеров не было обнаружено New Horizons , что подразумевает возраст поверхности менее 10 миллионов лет. [9] Моделирование образования ям сублимации дает оценку возраста поверхности180 000+90 000
−40 000лет. [10] Около северо-западной границы находится поле поперечных дюн (перпендикулярных ветровым полосам), расположенных на расстоянии около 0,4–1 км друг от друга, которые, как полагают, состоят из частиц метанового льда диаметром 200–300 мкм, образовавшихся в результате деятельности близлежащих гор Аль-Идриси . [11] [12]

Состав

Предполагается, что лед, из которого состоит бассейн, в основном состоит из азотного льда с меньшими долями оксида углерода и метанового льда, хотя относительные пропорции неопределенны. [13] При температуре окружающей среды Плутона 38 К (−235,2 °C; −391,3 °F) азотный и оксидный льды плотнее и гораздо менее жесткие, чем водяной лед, что делает возможными ледниковые течения; азотный лед является наиболее летучим. [5] Азотный лед бассейна покоится на коре Плутона, в основном состоящей из гораздо более жесткого водяного льда. [14]

Источник

Sputnik Planitia, вероятно, возникла как ударный бассейн , который впоследствии собрал летучие льды . [5] Размер гипотетического ударника оценивается в 150–300 км. [1] В качестве альтернативы было высказано предположение, что накопление льдов в этом месте привело к понижению поверхности, что привело к образованию бассейна через процесс положительной обратной связи без удара. [15] Накопление нескольких километров азотного льда в бассейне было отчасти следствием его более высокого поверхностного давления, что приводит к более высокой температуре конденсации N 2. [16] Положительный температурный градиент атмосферы Плутона способствует превращению топографической депрессии в холодную ловушку. [17] [18]

Рельеф местности на Плутоне, антиподальный Равнине Спутника, мог быть изменен из-за фокусировки там сейсмической энергии от формирующего удара. [19] [20] Хотя это предположение является предварительным ввиду плохого разрешения изображений антиподальной области, концепция аналогична той, что была предложена для областей, антиподальных бассейну Калорис на Меркурии и Морю Восточному на Луне.

Высокая сезонная тепловая инерция поверхности Плутона является важным фактором отложения азотного льда в низких широтах. Эти широты получают меньше ежегодной инсоляции , чем полярные регионы Плутона из-за его высокого наклона (122,5°). [21] Самые холодные регионы на Плутоне, в среднем, находятся на 30° с.ш. и ю.ш. широты; в начале истории Плутона лед имел тенденцию накапливаться на этих широтах в неуправляемом процессе из-за положительной обратной связи увеличения альбедо, охлаждения и дальнейшего отложения льда (аналогично сегрегации льда, которая произошла на Япете ). Моделирование показывает, что в течение периода около миллиона лет неуправляемый процесс соберет большую часть льда в одну шапку даже при отсутствии ранее существовавшего бассейна. [22]

Накопление плотного азотного льда могло бы способствовать превращению Sputnik Planitia в положительную гравитационную аномалию , но само по себе было бы недостаточно для преодоления топографической депрессии, связанной с бассейном. Однако другие эффекты ударного события (см. ниже) также могли бы способствовать такой аномалии. Положительная гравитационная аномалия могла бы вызвать полярное блуждание , переориентировав ось вращения Плутона, чтобы поместить Planitia вблизи приливной оси Плутон-Харон (конфигурация с минимальной энергией). [17] [18] Sputnik Planitia в настоящее время находится близко к точке анти-Харона на Плутоне, результат, который имеет менее 5% вероятности случайного возникновения. [18]

Если Sputnik Planitia была создана в результате удара, то объяснение положительной гравитационной аномалии требует наличия подповерхностного жидкого водного океана под коркой водяного льда Плутона; изостатическое поднятие истонченной коры и последующее вторжение более плотной жидкой воды под впадину объясняли бы большую часть аномалии. [23] Постепенное замерзание такого океана в сочетании с полярным движением и загрузкой Sputnik Planitia льдом также объяснило бы протяженные тектонические особенности, наблюдаемые по всему Плутону. [18] [23] В качестве альтернативы, если бы накопление льда в одной шапке (без удара) создало положительную гравитационную аномалию, которая переориентировала Плутон до образования впадины, приливная выпуклость, поднятая Хароном, могла бы затем сохранить ориентацию Плутона, даже если положительная аномалия позже исчезла. [22]

Считается, что создание гравитационной аномалии требует истончения ледяной корки примерно на 90 км ниже Sputnik Planitia. Однако корка должна оставаться холодной, чтобы поддерживать такие изменения в ее толщине. Моделирование показало, что это можно объяснить, если под коркой водяного льда Плутона находится слой гидрата метана . Этот клатрат обладает изолирующими свойствами; его теплопроводность примерно в 5–10 раз меньше, чем у водяного льда (он также имеет вязкость примерно на порядок больше, чем у водяного льда). Дополнительная изоляция поможет поддерживать слой воды под ним в жидком состоянии, а также поддерживать ледяную корку над ним холодной. Подобный механизм может способствовать образованию подповерхностных океанов на других внешних спутниках Солнечной системы и транснептуновых объектах. [14]

Конвекционные ячейки

Геологическая карта Равнины Спутника и окрестностей (контекст), границы конвективных ячеек обозначены черным цветом

Полигональная структура является признаком конвекции льда азота/оксида углерода, при этом лед, нагретый внутренним теплом, поднимается в центре ячеек, распространяется и затем опускается на хребтовых краях. [24] [25] Ячейки конвекции имеют около 100 м вертикального рельефа, причем самые высокие точки находятся в их центрах. [26] [27] Моделирование ячеек конвекции азотного льда предполагает глубину около одной десятой их ширины, или 3–4 км для большинства планиций, и максимальную скорость потока около 7 см в год. [5] Края ячеек могут отщипываться и оставляться по мере развития ячеек. [26] Многие из ячеек покрыты сублимационными ямами. Эти ямки увеличиваются в размерах за счет сублимации во время транспортировки от центров к краям конвективных ячеек. Используя их распределение по размерам, ученые оценили скорость конвекции13.8+4,8
−3,8см в год, что подразумевает возраст поверхности180 000+90 000
−40 000лет. [10] Другие ученые предположили, что сублимация на поверхности планиции ответственна за ее конвекцию, охлаждая поверхность за счет потребления скрытого тепла, а не за движущий источник из ядра, как первоначально предполагалось. [28]

Другие очевидные признаки потока льда, видимые на изображениях равнин, включают примеры ледников долинного типа, стекающих в бассейн с соседних восточных возвышенностей (правая доля региона Томбо), предположительно в ответ на отложение там азотного льда, [13] , а также лед из равнины, стекающий в соседние впадины и заполняющий их. На равнине есть многочисленные глыбовые холмы (от одного до нескольких км в поперечнике), которые образуют скопления на границах ячеек до 20 км в поперечнике; они могут представлять собой плавающие куски оторвавшейся корки водяного льда, которые были перенесены на равнину ледниковым потоком, а затем собраны в желоба конвекцией. [5] В некоторых случаях холмы, по-видимому, образуют цепи вдоль путей входа ледников. Холмы также могут собираться в неконвективных регионах, когда они застревают в местах, где азотный лед становится слишком мелким. [29]

Планиция имеет многочисленные ямки, которые, как полагают, являются результатом разлома и сублимации азотного льда; эти ямки также собираются на краях конвекционных ячеек. [5] Часто дно ямок темное, что может представлять собой скопление толинов, оставленных сублимирующим льдом, или темный субстрат под планицией, если ямки проникают насквозь через лед. В областях планиции, где конвекционные ячейки не видны, ямки более многочисленны.

Граничащие горы

Аннотированная карта Равнины Спутника и прилегающих объектов
Топографическое изображение бассейна Sputnik Planitia, показывающее возвышающиеся уступы, граничащие с ледниковыми равнинами. Полосы — артефакт камеры.

На северо-западе равнина Спутника граничит с хаотичным набором глыбовых гор, горами Аль-Идриси, которые, возможно, образовались в результате обрушения соседних ледяных нагорий на равнину. [5]

На юго-западе равнина граничит с горами Хиллари , возвышающимися на 1,6 км (0,99 мили; 5200 футов) [30] над поверхностью, а южнее — с горами Тенцинга , возвышающимися на 3,4 км (2,1 мили; 11 000 футов) [31] над поверхностью. Эти горы также имеют хаотичный, глыбовый характер. Горы были названы в честь сэра Эдмунда Хиллари , новозеландского альпиниста , и непальского альпиниста -шерпа Тенцинга Норгея , которые были первыми альпинистами, достигшими вершины самой высокой вершины на Земле , горы Эверест , 29 мая 1953 года. [32] Некоторые группы холмов в бассейне названы в честь космических кораблей; например, « Coleta de Dados », в честь первого бразильского спутника, запущенного в космос . [33]

Непосредственно к юго-западу от гор Тенцинга (контекст) находится большая круглая гора с центральной впадиной, гора Райт . Она была идентифицирована как возможный криовулкан . [34] [35]

Нейминг

Неофициальное название Sputnik Planum было впервые объявлено командой New Horizons на пресс-конференции 24 июля 2015 года. Planum — это плоская область с большей высотой (плато). Когда в начале 2016 года были проанализированы топографические данные , [36] стало ясно, что Sputnik на самом деле является бассейном , и неофициальное название было изменено на Sputnik Planitia позже в том же году. [4] [37] Название все еще было неофициальным, поскольку оно еще не было принято Международным астрономическим союзом (МАС). 7 сентября 2017 года название было официально утверждено вместе с названиями Tombaugh Regio и 12 других близлежащих объектов поверхности. [38]

Смотрите также

На Викискладе есть медиафайлы по теме Sputnik Planitia .

Ссылки

  1. ^ ab МакКиннон, Уильям Б.; Шенк, П.М. (23 марта 2017 г.). "Происхождение бассейна Sputnik Planitia, Плутон" (PDF) . 48-я конференция по науке о Луне и планетах .
  2. ^ "Sputnik Planitia". Газетер планетарной номенклатуры . Исследовательская программа астрогеологии USGS.
  3. ^ abcd Макговерн, П. Дж.; Уайт, О. Л.; Шенк, П. М. (декабрь 2021 г.). «Тектонизм и повышенный криовулканический потенциал вокруг загруженного бассейна Sputnik Planitia, Плутон». Журнал геофизических исследований: Планеты . 126 (12). Bibcode : 2021JGRE..12606964M. doi : 10.1029/2021JE006964.
  4. ^ ab Lakdawalla, Emily (26 октября 2016 г.). «DPS/EPSC update on New Horizons at the Pluto system and beyond». Планетарное общество . Получено 26 октября 2016 г.
  5. ^ abcdefg Lakdawalla, Emily (21 декабря 2015 г.). «Обновления о Плутоне от AGU и DPS: Красивые картинки из запутанного мира». Планетарное общество . Получено 24 января 2016 г.
  6. ^ abc Гэри, Стюарт (17 июля 2015 г.). "NASA'S New Horizons обнаруживает замороженные равнины в самом сердце 'Сердца' Плутона" . Получено 1 мая 2016 г.
  7. ^ "New Horizons". Pluto.jhuapl.edu . Получено 18 июля 2015 г. .
  8. ↑ Сотрудники (17 июля 2015 г.). «NASA – Видео (01:20) – Анимированный пролет ледяных гор и равнин Плутона». NASA и YouTube . Получено 18 июля 2015 г.
  9. ^ Marchis, F.; Trilling, DE (20 января 2016 г.). «Возраст поверхности Sputnik Planum, Pluto, должен быть менее 10 миллионов лет». PLOS ONE . ​​11 (1): e0147386. arXiv : 1601.02833 . Bibcode :2016PLoSO..1147386T. doi : 10.1371/journal.pone.0147386 . PMC 4720356 . PMID  26790001. 
  10. ^ ab Buhler, PB; Ingersoll, AP (23 марта 2017 г.). «Распределение сублимационных ямок указывает на скорость конвекции на поверхности ячеек ~10 сантиметров в год в Sputnik Planitia, Плутон» (PDF) . 48-я конференция по науке о Луне и планетах .
  11. ^ Telfer, MW; Parteli, ERJ; Radebaugh, J.; et al. (1 июня 2018 г.). «Дюны на Плутоне». Science . 360 (6392): 992–997. Bibcode :2018Sci...360..992T. doi : 10.1126/science.aao2975 . PMID  29853681.
  12. ^ Hayes, AG (1 июня 2018 г.). «Дюны через Солнечную систему». Science . 360 (6392): 960–961. Bibcode :2018Sci...360..960H. doi :10.1126/science.aat7488. PMID  29853671. S2CID  44138724.
  13. ^ ab Umurhan, O. (8 января 2016 г.). «Исследование таинственного ледникового потока на замороженном «сердце» Плутона». blogs.nasa.gov . NASA . Получено 24 января 2016 г. .
  14. ^ аб Камата, С.; Ниммо, Ф.; Секин, Ю.; Курамото, К.; Ногучи, Н.; Кимура, Дж.; Тани, А. (2019). «Океан Плутона покрыт и изолирован газовыми гидратами». Природа Геонауки . 12 (6): 407–410. Бибкод : 2019NatGe..12..407K. дои : 10.1038/s41561-019-0369-8. hdl : 2115/76168 . S2CID  182346067.
  15. ^ Witze, A. (21 октября 2016 г.). «Ледяное сердце может быть ключом к странной геологии Плутона». Nature . 538 (7626): 439. Bibcode :2016Natur.538..439W. doi : 10.1038/nature.2016.20856 . PMID  27786223.
  16. ^ Бертран, Т.; Форже, Ф. (19 сентября 2016 г.). «Наблюдаемое распределение ледников и летучих веществ на Плутоне из процессов, связанных с атмосферой и топографией». Nature . 540 (7631): 86–89. Bibcode :2016Natur.540...86B. doi :10.1038/nature19337. PMID  27629517. S2CID  4401893.
  17. ^ ab Keane, JT; Matsuyama, I. (2016). «Плутон следовал своему сердцу: истинное полярное блуждание Плутона из-за формирования и эволюции Sputnik Planum» (PDF) . 47-я конференция по науке о Луне и планетах . Вудлендс, Техас. стр. 2348.
  18. ^ abcd Keane, JT; Matsuyama, I.; Kamata, S.; Steckloff, JK (16 ноября 2016 г.). «Переориентация и разломы Плутона из-за нестабильной нагрузки в пределах Sputnik Planitia». Nature . 540 (7631): 90–93. Bibcode :2016Natur.540...90K. doi :10.1038/nature20120. PMID  27851731. S2CID  4468636.
  19. ^ Эндрюс, РГ (26 марта 2020 г.). «Столкновение с одной стороны Плутона разорвало ландшафт с другой, свидетельствует исследование». ScientificAmerican.com . Scientific American . Получено 1 апреля 2020 г. .
  20. ^ Дентон, Калифорния; Джонсон, Британская Колумбия; Фрид, А.М.; Мелош, Х.Дж. (2020). Сейсмология на Плутоне?! Антиподальные ландшафты, созданные ударом спутника Planitia-Forming Impact (PDF) . 51-я конференция по науке о Луне и планетах . Получено 1 апреля 2020 г.
  21. ^ Бертран, Т.; Форже, Ф. (19 сентября 2016 г.). «Наблюдаемое распределение ледников и летучих веществ на Плутоне из процессов, связанных с атмосферой и топографией». Nature . 540 (7631): 86–89. Bibcode :2016Natur.540...86B. doi :10.1038/nature19337. PMID  27629517. S2CID  4401893.
  22. ^ ab Hamilton, DP; Stern, SA; Moore, JM; Young, LA (30 ноября 2016 г.). «Быстрое формирование Sputnik Planitia в начале истории Плутона». Nature . 540 (7631): 97–99. Bibcode :2016Natur.540...97H. doi :10.1038/nature20586. PMID  27905411. S2CID  4457744.
  23. ^ ab Nimmo, F.; et al. (16 ноября 2016 г.). «Переориентация Sputnik Planitia подразумевает наличие подповерхностного океана на Плутоне». Nature . 540 (7631): 94–96. arXiv : 1903.05574 . Bibcode :2016Natur.540...94N. doi :10.1038/nature20148. PMID  27851735. S2CID  205251830.
  24. ^ МакКиннон, У. Б.; и др. (1 июня 2016 г.). «Конвекция в летучем слое, богатом азотом и льдом, обусловливает геологическую мощь Плутона». Nature . 534 (7605): 82–85. arXiv : 1903.05571 . Bibcode :2016Natur.534...82M. doi :10.1038/nature18289. PMID  27251279. S2CID  30903520.
  25. ^ Trowbridge, AJ; Melosh, HJ; Steckloff, JK; Freed, AM (1 июня 2016 г.). «Энергичная конвекция как объяснение полигонального рельефа Плутона». Nature . 534 (7605): 79–81. Bibcode :2016Natur.534...79T. doi :10.1038/nature18016. PMID  27251278. S2CID  6743360.
  26. ^ ab Keeter, B. (11 января 2016 г.). «'X' Marks a Curious Corner on Pluto's Icy Plains». NASA. Архивировано из оригинала 16 апреля 2016 г. Получено 24 января 2016 г.
  27. ^ Корнфельд, Л. (9 января 2016 г.). «Новые изображения с высоким разрешением показывают течение льда на поверхности Плутона». Spaceflight Insider . Архивировано из оригинала 31 января 2016 г. Получено 25 января 2016 г.
  28. ^ Морисон, Адриан; Лаброс, Стефан; Шобле, Гаэль (16 декабря 2021 г.). «Конвекция, вызванная сублимацией, на Спутниковой равнине на Плутоне». Природа . 600 (7889): 419–423. Бибкод : 2021Natur.600..419M. doi : 10.1038/s41586-021-04095-w. ISSN  0028-0836. PMID  34912087. S2CID  245219872.
  29. ^ "Загадочные плавающие холмы Плутона". Веб-сайт миссии New Horizons . Лаборатория прикладной физики Университета Джонса Хопкинса. 4 февраля 2016 г. Архивировано из оригинала 7 мая 2016 г. Получено 11 февраля 2016 г.
  30. ^ "NASA's New Horizons Discovers Exotic Ices on Pluto". SciNews.com . 24 июля 2015 г. . Получено 25 июля 2015 г. .
  31. ^ Nemiroff, R.; Bonnell, J., ред. (18 июля 2015 г.). "Fly Over Pluto". Астрономическая картинка дня . NASA . Получено 27 июля 2015 г.
  32. ^ Покхрел, Раджан (19 июля 2015 г.). «Братство альпинистов Непала счастливо над горами Плутона, названными в честь Тенцинга Норгея Шерпы — первой достопримечательности Непала в Солнечной системе». The Himalayan Times . Архивировано из оригинала 13 августа 2015 г. Получено 19 июля 2015 г.
  33. ^ "Бразилия получила номенклатуру на Плутане" . ГОАСА. Архивировано из оригинала 8 декабря 2015 года.
  34. ^ «На Плутоне New Horizons находит геологию всех возрастов, возможные ледяные вулканы, понимание происхождения планет». Центр новостей New Horizons . The Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory LLC. 9 ноября 2015 г. Получено 9 ноября 2015 г.
  35. ^ Witze, A. (9 ноября 2015 г.). «Ледяные вулканы могут усеивать поверхность Плутона». Nature . Nature Publishing Group . doi :10.1038/nature.2015.18756. S2CID  182698872 . Получено 9 ноября 2015 г. .
  36. ^ «Новая карта высот затонувшего «сердца» Плутона». NASA. 29 апреля 2016 г. Получено 7 сентября 2017 г.
  37. ^ «Почему у половины «сердца» Плутона новое имя». space.com . 28 октября 2016 г. Получено 7 сентября 2017 г.
  38. ^ «Особенности Плутона получили первые официальные названия». NASA. 7 сентября 2017 г.

Примечания

  1. ^ Рассчитано с использованием измерений, предоставленных Магговерном, Уайтом и Шенком [3] , и формулы для площади эллипса:
  2. ^ Ледниковый рельеф не покрывает всю площадь ударного бассейна Равнины Спутника.