Поиски воды на Плутоне

Когда зонда NASA Новые горизонты приблизится к Плутону в 2015 году, его снимки помогут астрономам определить, не прячется ли под его ледяной поверхностью океан. Такие океаны – вполне вероятное дело на небесном теле, и человечество уже нашло два таких – на Европе и Энцеладе. Новое исследование указывает на то, что подобный океан вполне может быть найден на Плутоне, и, что еще более важно, указывает на особенности Плутона, изучение которых одновременно доступно Новым горизонтам и может подтвердить или опровергнуть теорию о подземном океане.

Внешняя оболочка Плутона состоит из замерзшего азота, покрывающего слой водяного льда. Планетологи Гийом Робушо и Френсис Ниммо из Калифорнийского университета в Санта-Круз задаются вопросом, нет под этой ледяной коркой океана жидкой воды, и какие признаки этого можно найти на поверхности.

Они провели математическое моделирование термальной эволюции карликовой планеты и изучили поведение ее поверхности для того, чтобы понять, как подземный океан может сказаться на поверхности.

Поиски на поверхности

Как ни странно, проще всего будет, если океана под поверхностью Плутона нет. Именно тогда по ее виду это можно будет легко определить.

Когда сферически-симметричное тело вращается, возникающий кинетический момент и центробежные силы стремятся сдвинуть материал тела к экватору. В результате планета, как это случилось с Землей (зональная гармоника J2), оказывается сплюснутой к экватору. Если же под поверхностью Плутона скрывается жидкий океан, то движение жидких масс должно ослабить этот эффект. Так что если удастся найти ярко выраженную сплюснутость, оставшуюся с давних времен, когда Плутон вращался быстрее, это будет указание на отсутствие океана.

«Если сплюснутость имеется, то ее высота должна составлять около 10 километров, так что ее легко можно будет обнаружить», – говорит Ниммо.

Аппарат был запущен в 2006 году, но Плутона он достигнет не ранее 2015 года. Кроме топографической карты, он должен провести замеры температуры, состава атмосферы и изучить поведение солнечного ветра в окрестности планеты.

Форма и состав поверхности Плутона – важна часть миссии. Особенности поверхности планеты могут дать наметки понимания того, что скрыто под ней.

По мере того, как Плутон охлаждался, изменение температуры приводило к изменению его объема, что вызывало напряжение на поверхности. Классификация следов этого медленного, но разрушительного процесса также может сказать, есть ли под поверхностью океан.

Если под поверхностью Плутона была твердая порода, то должно было наблюдаться сжимающее напряжение, если же там был лед, то он должен был начать расширяться, вызывая напряжение растяжения.

Следы этих явлений должны наблюдаться на всей поверхности планеты. Это очень важно, поскольку Новые горизонты не смогут заснять всю поверхность Плутона, и если бы следы были бы на части поверхности, их можно было бы пропустить. Полет к внешней планете Солнечной системы – непростое дело, и зонд лишь пролетит около нее. Тем не менее, съемка начнется за 3 месяца до ближайшего пролета. Это позволит полностью снять освещенную сторону планеты, но с большим разрешением удастся заснять только то полушарие, которое будет обращено к аппарату во время максимального сближения. В этом случае, когда зонд подлет к Плутону на расстояние 12500 километров, пространственное разрешение составить 62 метра. Но даже худшие изображение, которые зонд передаст за 3 месяца до пролета, будут иметь разрешение, в 10 раз превышающее разрешение снимков Хаббла. На снимках удастся различить горы и впадины высотой (глубиной) до 80 метров.

Вода на ледяной планете

Расстояние от Солнца до Плутона примерно в 40 раз больше, чем до нашей планеты. Это делает далекую планету слабым кандидатом на жидкий океан, даже под поверхностью. Но источник энергии, способной растопить лед, должен быть внутри, а не снаружи.

На Европе океан поддерживается приливными силами. В случае Плутона это невозможно, но источником внутренней энергии может служить радиоактивный распад. Основным элементом при этом должен оказаться калий. Его на Плутоне примерно в 10 раз больше, чем в метеоритах ранней Солнечной системы.

«Я думаю, у Плутона есть неплохие шансы иметь достаточно калия», – говорит Ниммо.

Важный фактор, влияющий на образование океана – вязкость льда, насколько успешно он препятствует течению. Если вязкость невелика, то вся энергия может уходить на течение льда и преодоление его вязкости, если же она очень велика, то энергии для течения льда недостаточно и он начнет таять.

Увеличение зоны обитания

Ученые считают воду необходимым ингредиентом жизни. Поэтому поиски внеземной жизни около Солнца или других звезд сводятся к зоне около звезды, в которой можно ожидать существования жидкой воды.

Но в нашей Солнечной системе вода давно была найдена за пределами этой зоны (она рассчитывается исходя их свойств звезды). Кроме Европы, подземные океаны могут быть на Ганимеде и Каллисто.

Так что и на Плутоне она может быть. Тем не менее, жизни там скорее всего нет из-за отсутствия других необходимых ингредиентов. Однако если океан существует на Плутоне, его можно будет искать и на других объектах пояса Койпера, имеющих большой размер. А там уже могут оказаться все необходимые для жизни ингредиенты.