Геологическое строение и состав Плутона

Введение

Геологическая структура и состав Плутона

Геология Плутона включает в себя характеристики его поверхности, коры и недр. Из-за большого расстояния до Земли, детальное изучение Плутона с Земли затруднено. Многие подробности о Плутоне оставались неизвестными до 14 июля 2015 года, когда аппарат New Horizons пролетел через систему Плутона и начал передавать данные на Землю. Последняя передача данных New Horizons о Плутоне была получена 25 октября 2016 года. В июне 2020 года астрономы сообщили об обнаружении свидетельств того, что Плутон мог иметь подповерхностный океан и, как следствие, быть потенциально обитаемым на ранних этапах своего формирования.

Водяные ледяные горы

Горы высотой в несколько километров расположены вдоль юго-западных и южных окраин Спутника Планитии. Водяной лёд – единственный тип льда, обнаруженный на Плутоне, достаточно прочный при плутонических температурах, чтобы выдерживать такие высоты.

Древняя кратерная местность

В Белтон-Регио и других темных областях много кратеров и признаки наличия твердого метана. Считается, что темно-красный цвет вызван осаждением толинов из атмосферы Плутона.

Возможно криовулканизм

Когда New Horizons впервые передал данные с Плутона, считалось, что Плутон теряет сотни тонн своей атмосферы в час под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца; такая скорость потерь была бы слишком высокой, чтобы восполняться ударами комет. Вместо этого предполагалось, что азот пополняется либо криовулканизмом, либо гейзерами, поднимающими его на поверхность. Изображения структур, указывающих на восходящие потоки вещества из недр Плутона, и полосы, возможно, оставленные гейзерами, подтверждают эту точку зрения. Последующие исследования показали, что потеря атмосферы Плутоном была переоценена в несколько тысяч раз, и, следовательно, Плутон теоретически мог бы удерживать свою атмосферу без геологической активности, хотя свидетельства продолжающейся геологической активности остаются убедительными. Два возможных криовулкана, Райт Монс и Пиккард Монс, были идентифицированы на топографических картах региона к югу от Спутника Планитии, вблизи южного полюса. Оба имеют диаметр более 150 км и высоту не менее 4 км – это самые высокие известные на сегодняшний день вершины на Плутоне. Они слабо испещрены кратерами и, следовательно, геологически молоды, хотя и не столь молоды, как Спутника Планития. Для них характерны обширные впадины на вершинах и неровные склоны. Это первый случай, когда крупные потенциальные криовулканические образования были чётко зафиксированы где-либо в Солнечной системе. Исследование 2019 года выявило вторую вероятную криовулканическую структуру в районе Виргила Фосса, серии борозд в северо-восточной части Белтон-Регио, к западу от Томбо-Регио. Богатые аммиаком криолавы, по-видимому, извергались из Виргила Фосса и нескольких близлежащих участков, покрыв площадь в несколько тысяч квадратных километров; тот факт, что спектральный сигнал аммиака был обнаружен, когда New Horizons пролетал мимо Плутона, позволяет предположить, что Виргил Фосса не старше одного миллиарда лет, а возможно, и значительно моложе, поскольку галактические космические лучи уничтожили бы весь аммиак в верхнем метре коры за это время, а солнечное излучение могло бы уничтожить поверхностный аммиак в 10–10 000 раз быстрее. Подземный резервуар, из которого изверглась эта криомагма, мог быть отделен от подповерхностного океана Плутона.

When New Horizons first sent back data from Pluto, Pluto was thought to be losing hundreds of tons of its atmosphere an hour to ultraviolet light from the Sun; such an escape rate would be too great to be resupplied by comet impacts. Instead, nitrogen was thought to be resupplied either by cryovolcanism or by geysers bringing it to the surface. Images of structures that imply upwelling of material from within Pluto, and streaks possibly left by geysers, support this view. Subsequent discoveries suggest that Pluto's atmospheric escape was overestimated by several thousand times and thus Pluto could theoretically keep its atmosphere without geological assistance, though evidence of ongoing geology remains strong. Two possible cryovolcanoes, Wright Mons and Piccard Mons, have been identified in topographic maps of the region south of Sputnik Planitia, near the south pole. Both are over 150 km across and at least 4 km high, the tallest peaks known on Pluto at present. They are lightly cratered and thus geologically young, although not as young as Sputnik Planitia. They are characterized by a large summit depression and hummocky flanks. This represents the first time large potentially cryovolcanic constructs have been clearly imaged anywhere in the Solar System. A 2019 study identified a second likely cryovolcanic structure around Virgil Fossae, a series of troughs in northeastern Belton Regio, west of Tombaugh Regio. Ammonia rich cryolavas appear to have erupted from Virgil Fossae and several nearby sites and covered an area of several thousand square kilometers; the fact that the ammonia's spectral signal was detectable when New Horizons flew by Pluto suggests that Virgil Fossae is no older than one billion years and potentially far younger, as galactic cosmic rays would destroy all the ammonia in the upper meter of the crust in that time and solar radiation could destroy the surface ammonia 10 to 10000 times more quickly. The subsurface reservoir from which this cryomagma emerged may have been separate from Pluto's subsurface ocean.

Внутренняя структура

[[Файл:Внутренняя структура Плутона2.jpg|thumb|182px|Теоретическая структура Плутона до миссии «Новые горизонты». Ученые полагают, что внутренняя структура Плутона дифференцирована: распад радиоактивных элементов со временем нагревал льды до температуры, при которой скальные породы отделились и осели в плотное ядро, окруженное мантией из водяного льда. Предполагаемый диаметр ядра составляет около 1700 км, что равно 70% диаметра Плутона. На основании длины отдельных разломов и отсутствия локальных поднятий предполагается, что у Плутона имеется толстая литосфера из водяного льда. Различные характеристики разломов указывают на прошлую тектоническую активность, механизмы которой остаются неизвестными. Институт планетарных исследований DLR рассчитал, что соотношение плотности к радиусу у Плутона находится в переходной зоне, как и у Тритона, спутника Нептуна, между ледяными спутниками, такими как средние по размеру спутники Урана и Сатурна, и скалистыми спутниками, такими как Ио, спутник Юпитера.