Чому океан Плутона досі не замерз?

128


Підлідний океан в надрах Плутона продовжує залишатися рідким завдяки своєрідній «теплоізоляції», тонкому шару із замороженого метану, який відокремлює його теплі води від холодній крижаній «кори» карликової планети. До такого висновку прийшли японські планетологи, що опублікували статтю в журналі Nature Geoscience.
«Схожа газова «ізоляція» може зберігати океани в надрах інших відносно великих лун і карликових планет, які отримують мінімальну кількість тепла від Сонця. Виходить, що у Всесвіті може бути значно більше океанів, ніж ми вважали раніше. Це підвищує шанси на відкриття позаземного життя», — заявив Синути Камата (Shunichi Kamata) з університету Хоккайдо (Японія).
Перші дані, зібрані зондом New Horizons під час прольоту через систему Плутона влітку 2015 року, вказали на те, що ця карликова планета може мати гігантським підлідним океаном.
На користь цього, зокрема, свідчить те, що надра Плутона парадоксальним чином розширюються по мірі їх остигання, що відбувається, коли вода в його підлідному океані перетворюється в лід. Крім того, незвичайна форма і глибина «серця Плутона» вказують на те, що в його народженні був замішаний підлідний океан.
Перші моделі цього океану, побудовані на базі інформації з New Horizons, вказали на те, що він може залишатися рідким досі і що він може бути схожий за своїм складом і властивостями на Мертве море Землі — в ньому міститься величезна кількість солі та інших речовин, що не дає воді замерзнути.
У цьому випадку, як зазначає Камата, виникає суперечність — якщо океан Плутона містить багато «антифризу», то тоді він буде мати відносно низькою щільністю. Це не поєднується з вимірами New Horizons і розподілом гравітаційних аномалій — інакше кажучи, лід буде тонути в такій воді, а не плавати по її поверхні.
До того ж, його існування вимагає надзвичайно високої кількості аміаку, що не характерно ні для одного астероїди, комети або планети. З цієї причини японські планетологи ще раз задумалися над тим, що могло захистити підлідний океан «царя підземного світу» від замерзання.
Аналізуючи можливе вміст цього водоймища, вчені звернули увагу на те, що в ньому буде присутня деяка кількість метану та інших вуглеводнів. Це змусило їх згадати один процес, який характерний для самих холодних океанів на Землі.
Справа в тому, що при досить високих тисках і низьких температурах, метан та інші органічні сполуки будуть «вмерзать» в лід і формувати особливі з’єднання з водою, так звані клатрати. Вони володіють такою ж щільністю, як і лід, завдяки чому вони повинні будуть спливати до поверхні океану і формувати своєрідну прокладку між водою і «корою» планети.
На відміну від льоду, клатрати вкрай погано пропускають через себе тепло, що могло захистити води Плутона від замерзання. Японські вчені перевірили, чи так це насправді, створивши комп’ютерну модель планети, учитывавшую існування такого шару теплоізоляції».
Як показали ці розрахунки, поява навіть тонкого прошарку із замороженого метану різко знизило темпи «втечі» тепла у верхні шари кори Плутона. В результаті цього океан з рідкої води проіснував в його надрах понад 4,6 мільярди років, не змінюючись в розмірах, тоді як без такого шару він зник через кілька сотень мільйонів років.
Цей же сценарій, як відзначають планетологи, пояснює дві інших загадки Плутона — чому в його атмосфері немає метану і як виникли різні гравітаційні аномалії на його поверхні.
Справа в тому, що в’язкість клатратов помітно вище, ніж у азотного або водного льоду, завдяки чому великі кратери на поверхні Плутона, такі як рівнина Супутника, будуть існувати кілька мільярдів років, якщо їх запаси присутні на кордоні між океаном і «корою» планети. В іншому випадку вони зникли без сліду дуже швидко, що знову суперечить знімками з New Horizons.
Аналогічним чином, наявність подібної прошарку в надрах Європи, Енцелада і інших «водних» місяців Сатурна і Юпітера може пояснювати те, як їх океани залишалися рідкими протягом сотень мільйонів років, не володіючи великими запасами аміаку та інших «антифризів», які там давно намагаються знайти планетологи. Все це помітно підвищує ймовірність існування позаземного життя у їх водах, підсумовують автори статті.