Zemei un Plutonam nav daudz kopīga. Zeme ir dinamiska, dzīva pasaule, turpretī Plutons ir auksts, tāls un nedzīvs. Bet viena no tām, kas viņiem ir kopīga, ir slāpeklis. Zemes atmosfērā ir aptuveni 78% slāpekļa, un arī Plutona galvenā atmosfēras sastāvdaļa ir slāpeklis, lai gan precīzs procentuālais daudzums nav skaidrs.
Plutonā, kur virsmas temperatūra ir aptuveni 42 kelvini (-231 pēc Celsija), lielākā daļa slāpekļa ir sasalusi. Jauns pētījums saka, ka Plutona sasalušais slāpeklis virza planētas vēju un veido tā īpašību virsmas.
Pirms NASA kosmosa kuģa New Horizons ierašanās Plutonā, mēs neko daudz nezinājām par planētu vai tās virsmas īpašībām. Kad kosmosa kuģis ieradās 2015. gada jūlijā, mēs visi bijām pārsteigti, uzzinot, ka Plutons ir daudz aktīvāka vieta, nekā mēs domājām. Tas ir arī tad, kad mēs pirmo reizi ieraudzījām Tombaugh Regio - lielu, gaiši krāsainu reģionu uz planētas virsmas.
Tombaugh Regio ir ļoti dīvaina vieta, cilvēka acīm vienalga. Tam ir divas lielas daivas, kas liek tai izskatīties pēc sirds, un astronomi to dažreiz sauc par “Plutona sirdi”. Rietumu daivu sauc par Sputnik Planitia, un tai raksturīgi 6200 metru (20 000 pēdu) augsti kalni (Tenzing Montes, agrāk Norgay Montes), kas izgatavoti no ūdens ledus, un plašs līdzenums, kas pārklāts ar slāpekļa ledu.
Jaunā rakstā teikts, ka plašā slāpekļa atradne Sputnik Planitia dzen Plutona vēju un veido planētas virsmu. Raksta nosaukums ir “Plutona pukstošā sirds regulē atmosfēras cirkulāciju: augstas izšķirtspējas un daudzgadu skaitlisko klimata simulāciju rezultāts”. Tas ir publicēts žurnālā Geophysical Research. Galvenais autors ir Tanguy Bertrand, astrofiziķis un planētu zinātnieks NASA Ames pētījumu centrā.
"Plutonam ir kāds noslēpums visiem."
Tanguy Bertrand, vadošais autors, Ames pētījumu centrs
Plutona plānajā atmosfērā lielākoties ir slāpeklis, un tajā ir arī neliels daudzums oglekļa dioksīda un metāna. Sputnik Planitia sēž milzīgs daudzums sasaldēta slāpekļa, un dienas laikā temperatūra paaugstinās pietiekami, lai to sublimētu, pārvēršot tvaikos. Naktīs process mainās, un slāpeklis atkal sasalst, nokrītot virsmai. Katru reizi, kad cikls atkārtojas, tas darbojas kā pumpis vai “sirds sitiens”, pumpējot slāpekļa vēju ap planētu.
Vējš plūst planētas griešanās pretējā virzienā, un tas var būt atbildīgs par neparastajām planētas virsmas iezīmēm. Plānajam ar slāpekli bagātajam vējam pūšot pa virsmu, tas pārvadā siltumu, ledus graudus un dūmakas daļiņas, veidojot tumšas vēja svītras un līdzenumus visā ziemeļu un ziemeļrietumu reģionā.
"Tas uzsver faktu, ka Plutona atmosfēra un vēji - pat ja atmosfēras blīvums ir ļoti zems - var ietekmēt virsmu," sacīja Tanguy Bertrand, astrofiziķis un planētu zinātnieks NASA Ames pētniecības centrā Kalifornijā un pētījuma galvenais autors.
Sputnik Planitia reģions jeb Plutona sirds kreisā daiva ir zemāks pacēlums nekā pārējā planēta, un tas satur lielāko daļu slāpekļa. Sputnik Planitia ir 1000 kilometru (620 jūdžu) ledus kārta, kas atrodas 3 km (1,9 jūdžu) dziļā baseinā. Labajā daivā galvenokārt ir augstienes un slāpekļa ledāji.
"Pirms New Horizons visi domāja, ka Plutons būs tīkla bumba - pilnīgi līdzena, gandrīz nekādas dažādības," preses paziņojumā sacīja Bertrands. “Bet tas ir pilnīgi atšķirīgs. Tam ir daudz dažādu ainavu, un mēs cenšamies saprast, kas tur notiek. ”
Aprakstīt Plutona atmosfēru kā vāju ir nepietiekami. Tas ir apmēram 100 000 reizes plānāks nekā Zeme. Tātad, kā vējš atmosfērā, kas plāna, veido ainavu?
Bertranda komanda ieguva datus no Plutona New Horizons lidojuma un pēc tam izveidoja laika prognozes modeli, lai modelētu slāpekļa vēju.
Komanda atklāja, ka vējš, kas pārsniedz 4 km (2,5 jūdzes), pūš uz rietumiem, kas ir pretējā virzienā pret Plutona griezienu. Kad Tombaugh Regio saldētais slāpeklis ziemeļos sublimējas tvaikos, tad dienvidos atkal kļūst par ledu, šī kustība izraisa rietumu vēju. Šī situācija, iespējams, ir unikāla mūsu Saules sistēmā, izņemot iespējamo Tritonu, Neptūna mēnesi.
Pētnieki atrada arī citu vēja strāvu. Šis ir stiprs, ātri kustīgs vējš tuvu virsmai. Tas pūš gar Sputnik Planitia baseina rietumu malu. Uz Zemes ir līdzīgi vēja modeļi, kas seko ainavas kontūrām.
Saskaņā ar pētījumu vēju veicina slāpekļa tvaiku kondensācija atpakaļ ledū. Sputnik Planitia augstkalnu klintis ieskalo aukstu gaisu baseina iekšpusē. Tur cirkulējot, tas kļūst stiprāks.
Ja Plutona slāpekļa sirdsdarbība virza šos vējus, tie varētu izskaidrot vēja svītras un tumšās līdzenumus uz rietumiem no Sputnik Planitia. Ja vēji ienes pietiekami daudz siltuma, lai sasildītu virsmu, tas var izraisīt svītras un līdzenumus. Vai arī tas varētu nogulsnēt dūmakas daļiņas, kas var aptumšot un iznīcināt ledu. Un, ja vējš pūta pretējā virzienā - tas ir tādā pašā virzienā kā Plutona griešanās -, ainavas varētu būt ļoti atšķirīgas.
"Sputnik Planitia var būt tikpat svarīga Plutona klimatam, cik okeāns ir Zemes klimatam," sacīja Bertrands. "Ja jūs noņemsit Sputnik Planitia - ja jūs noņemat Plutona sirdi -, jums nebūs tāda pati cirkulācija," viņš piebilda.
Iespējams, ka visslavenākā Plutona īpašība ir apvidus reljefs. Asmens reljefs ir debesskrāpja lieluma, robains zemes formu laukums, kas galvenokārt izgatavots no metāna ledus. Tie ir atrodami lielā augstumā netālu no ekvatora. Vai tie varētu būt Plutona pukstošā slāpekļa sirds artefakts?
Savā rakstā pētnieki saka: “… CH4 (metāna) ledus ekvatoriālas uzkrāšanās periodos retrotācija un auksta, ar N2 bagāta gaisa iesūknēšana no Sputnik Planitia varētu transportēt un virzīt gāzveida CH4 uz rietumiem tā, ka tas dod priekšroku CH4 ledus uzkrāšanās rietumu rietumu garumā (tas ir, uz austrumiem no Sputnik Planitia), kas tur rada Bladed Terrain. ”
Viņi arī saka, ka “… asmeņainā reljefa grēdām (“ asmeņiem ”) ir dominējošā N-S orientācija, kas daļēji varētu būt arī radusies no šī savdabīgā atmosfēras cirkulācijas režīma.”
Pagaidām šķiet neskaidrs, vai šie slāpekļa vēji varētu izraisīt apvidus reljefu. Bet komanda plāno izmēģināt un uzzināt. "Nākotnē mēs plānojam turpināt izpētīt šīs idejas un izpētīt procesus, kas izraisa šo garenisko asimetriju un savdabīgus ģeoloģiskos veidojumus, izmantojot augstas izšķirtspējas ilgtermiņa GCM simulācijas."
Noslēgumā autori saka: "Mūsu darbs apstiprina, ka, neskatoties uz sasalušu virsmu un saspringtu atmosfēru, Plutona klimats ir izcili aktīvs." Daudz aktīvāka, nekā kāds droši vien domāja.
New Horizons nespēja iekļūt orbītā ap Plutonu. To ir grūti izdarīt, un tā nekad nebija tās misija. NASA nākotnē apsver iespēju izveidot Plutona orbītu, taču pa to laiku visu, ko uzzinājām par apledojušo punduru planētu, uzzinājām no viena lidojuma. Pat ja tā, mēs iemācījāmies pietiekami, lai būtu ieinteresēti un gribētu uzzināt vairāk par šo aizraujošo, noslēpumaino pasauli.
“Plutonam visiem ir kāds noslēpums,” sacīja Bertrands.
Vairāk:
- Paziņojums presei: PLUTO ICY SIRDS PELNO VEIDUS
- Pētniecības raksts: Plutona pukstošā sirds regulē atmosfēras 2 cirkulāciju: augstas izšķirtspējas un 3 daudzgadu skaitlisko klimata simulāciju rezultāti
- Žurnāls Kosmoss: NASA tagad apsver Plutona orbitera misiju
