Geologie Pluta - Geology of Pluto

Vysoké rozlišení MVIC pohled na Pluto ve vylepšené barvě, ilustrující variace ve složení povrchu

The geologie Pluta se skládá z charakteristik povrchu, kůry a vnitřku Pluto. Vzhledem k vzdálenosti Pluta od Země je hloubkové studium ze Země obtížné. Mnoho podrobností o Plutu zůstalo neznámých až do 14. července 2015, kdy Nové obzory proletěl systémem Pluto a začal přenášet data zpět na Zemi.[1] Když se to stalo, bylo zjištěno, že Pluto má pozoruhodnou geologickou rozmanitost Nové obzory člen týmu Jeff Moore říká, že „je to stejně složité jako na Marsu“.[2] Finále Nové obzory Přenos dat Pluto byl přijat 25. října 2016.[3][4] V červnu 2020 astronomové ohlásili důkazy, že Pluto mohlo mít podpovrchový oceán, a následně mohly být obyvatelný, když byl poprvé vytvořen.[5][6]

Povrch

Viz také: Geografie Pluta
Polygonální útvar severně od temných rovníkových oblastí na Plutu
(11. července 2015)
Části povrchu Pluta mapovaly Nové obzory. Střed má délku 180 stupňů (diametrálně protilehlý měsíci Charon).

Více než 98 procent povrchu Pluta tvoří pevný dusík, se stopami metan a kysličník uhelnatý.[7] Tvář Pluta orientovaná na Charona obsahuje více pevného metanu,[8] zatímco opačná strana obsahuje více dusíku a pevného oxidu uhelnatého.[9] Distribuce těkavých ledů je považována za závislou na ročním období a je více ovlivněna slunečním slunečním zářením a topografií než podpovrchovými procesy.[10][8]

Mapy vytvořené ze snímků pořízených Hubbleův vesmírný dalekohled (HST), společně se světelnou křivkou Pluta a periodickými změnami jeho infračervených spekter, naznačují, že povrch Pluta je velmi rozmanitý, s velkými rozdíly v jasu i barvě,[11] s albedy mezi 0,49 a 0,66.[12] Pluto je jedním z nejvíce kontrastních těles sluneční soustavy se stejným kontrastem jako Saturn měsíc Iapetus.[13] Barva se pohybuje mezi černouhelnou černou, tmavě oranžovou a bílou.[14] Barva Pluta je více podobná barvě Io s mírně více oranžovou, výrazně méně červenou než Mars.[15] Nové obzory data naznačují stejně variabilní povrchové stáří pro Pluto, přičemž prastarý, temný, hornatý terén (jako je Cthulhu) se vyskytuje vedle jasného, ​​plochého, skutečně kráterského Sputnik Planitia a různých terénů středního věku a barvy.

Barva povrchu Pluta se změnila v letech 1994 až 2003: severní polární oblast se rozjasnila a jižní polokoule ztmavla.[14] Celkové zarudnutí Pluta také mezi lety 2000 a 2002 podstatně vzrostlo.[14] Tyto rychlé změny se pravděpodobně týkají sezónní kondenzace a sublimace částí Pluta atmosféra, zesílený extrémem Pluta axiální náklon a vysoká orbitální výstřednost.[14]

Distribuce více než 1000 kráterů všech věkových skupin na Plutu. Kolísání hustoty naznačuje dlouhou historii měnící se geologické aktivity.
Geologická mapa Sputnik Planitia a okolí (kontext ), s okraji konvekčních buněk černě ohraničenými

Roviny měkkého ledu a ledovce

Sputnik Planitia se zdá být složen z ledů těkavějších, měkčích a hustších než vodní ledové podloží Pluta, včetně dusík, oxid uhelnatý a pevný methan.[16] Polygonální konvekční cela struktura je viditelná na většině planitií. Nebyly nalezeny žádné krátery, což naznačuje, že jeho povrch musí být starý méně než 10 milionů let.[17] K objasnění nepřítomnosti kráterů je navržena řada mechanismů, včetně kryovulkanismus (sopky vybuchují těkavé látky místo magmatu), konvekční převrácení a viskózní relaxace - procesy, které by vymazaly negativní topografii.[17] Je vidět, že ledovce pravděpodobně tuhého dusíku tečou z planitia do přilehlých prohlubní a kráterů. Zdá se, že dusík z planiny byl veden atmosférou a uložen v tenké vrstvě ledu na vrchovinách na východ a na jih od planiny a tvořil velký jasný východní lalok Tombaugh Regio. Zdá se, že ledovce tečou zpět do planitia údolími z těchto východních vysočin.

Lokalizace zmrazených kysličník uhelnatý ve Sputnik Planitia (kratší kontury představují vyšší koncentrace).
Polygonální ledové vzory v jižní Sputnik Planitia (kontext ) kvůli konvekci. Tmavé skvrny v korytech vlevo dole jsou jámy.[18]
Detailní pohled na sublimační jámy (kontext ) ve Sputnik Planitia
Další pohledy na sublimační jámy Sputnik Planitia (kontext ); některé (levý obrázek) mají uvnitř tmavý materiál

  • Severní okraj Sputnik Planitia (kontext ), s údaji o dusík led proudící do a vyplňující sousední prohlubně.

  • Dusíkatý led ledovce proudit z vrchoviny údolím do východní Sputnik Planitia (kontext ). Šipky označují strany údolí (které jsou od sebe vzdáleny 3 až 8 km) a přední tok v planitii.

  • Dusíkové ledové ledovce proudící do východního okraje planitia (podobný reprojektovaný podsvícený pohled zvýrazňující linie toku).

Vodní ledové hory

Hory vysoké několik kilometrů se vyskytují podél jihozápadního a jižního okraje Sputnik Planitia. Vodní led je jediný led detekovaný na Plutu, který je dostatečně silný při plutonských teplotách, aby podporoval takové výšky.

  • Pluto - distribuce vodního ledu (nesprávná barva; vydání 29. ledna 2016)

  • Regiony, kde byl zjištěn vodní led (modré oblasti)

  • Hillary Montes a Tenzing Montes (označený Norgay Montes) leží mezi Sputnik Planitia (nahoře) a Cthulhu Regio (dole).[19]

Starověký kráterový terén

Cthulhu Regio a jiné tmavé oblasti mají mnoho kráterů a podpisů pevného metanu. Tmavě červená barva je považována za příčinu tholiny vypadnutí z atmosféry Pluta.

Severní šířky

Střední severní šířky zobrazují rozmanitý terén připomínající povrch Triton. Polární čepička sestávající z pevného methanu „zředěného silnou, průhlednou vrstvou pevného dusíku“ je poněkud tmavší a červenější.[20]

  • Distribuce metanového ledu na Plutu.[8] Jasně zelená je polární čepice; jasně červená je Balrog Regio.

  • Mapa hojnosti metanového ledu, která ukazuje výrazné regionální rozdíly.[8] Silnější absorpce metanu je zde indikována jasnějšími fialovými barvami a nižší množství je znázorněno černě.

  • Náznaky složitých geologických rysů severně od temných rovníkových oblastí

Tartarus Dorsa

Terén hadí kůže tvořený kajícníky pokrývajícími Tartarus Dorsa.

Západní část severní polokoule Pluta tvoří rozsáhlá, velmi výrazná sada 500 metrů vysokých hor neformálně pojmenovaných Tartarus Dorsa; rozteč a tvar hor vypadá podobně jako šupiny nebo kůra stromů. Leden 2017 Příroda papír Dr. John Moores a jeho kolegové identifikovali tyto ledové hřebeny jako penitentes.[21] Penitentes jsou ledové deprese vytvořené erozí a obklopené vysokými věžemi. Pluto je jediné planetární těleso kromě Země, na kterém byli identifikováni penitentes. Přestože na Jupiterově satelitu byla vyslovena hypotéza o penitentech Evropa současné teorie naznačují, že mohou vyžadovat vytvoření atmosféry. Moores a jeho kolegové předpokládají, že kajícníci Pluta rostou pouze během období vysokého atmosférického tlaku, rychlostí přibližně 1 centimetr na oběžný cyklus. Zdá se, že se tito kajícníci vytvořili v posledních několika desítkách milionů let, což je myšlenka podporovaná řídkými krátery v regionu, což z Tartarus Dorsa dělá jednu z nejmladších oblastí na Plutu.[21]

Prořezání jak severního terénu Tartarus Dorsa, tak Pluta se silným kráterem (a vytvořeného tak nedávno než oba) je soubor šesti kaňonů vyzařujících z jednoho bodu; nejdelší, neformálně pojmenovaný Sleipnir Fossa, je dlouhý přes 580 kilometrů. Předpokládá se, že tyto propasti pocházejí z tlaků způsobených hromaděním materiálu ve středu formace.[22]

Možný kryovulkanismus

Když Nové obzory nejprve poslal zpět data z Pluta, myslel si Pluto[kým? ] ztrácet stovky tun své atmosféry za hodinu ultrafialovým světlem ze Slunce; taková úniková rychlost by byla příliš velká na to, aby ji mohly doplňovat dopady komet. Místo toho se předpokládalo, že dusík je doplňován buď kryovulkanismus nebo gejzíry, které ji vynášejí na povrch. Tento názor podporují snímky struktur, které naznačují přetížení materiálu zevnitř Pluta a pruhy, které případně zanechají gejzíry.[18][23] Následné objevy naznačují, že atmosférický únik Pluta byl několikanásobně nadhodnocen, a tak si Pluto mohl teoreticky udržet svou atmosféru bez geologické pomoci, i když důkazy o probíhající geologii zůstávají silné.[24]

Dva možné kryovulkány, prozatímně pojmenované Wright Mons a Piccard Mons, byly identifikovány v topografických mapách regionu jižně od Sputnik Planitia, poblíž jižního pólu. Oba jsou přes 150 km napříč a nejméně 4 km vysoké, což jsou nejvyšší vrcholy známé v současnosti na Plutu. Jsou lehce krátery a jsou tak geologicky mladí, i když ne tak mladí jako Sputnik Planitia. Vyznačují se velkou depresí na vrcholu a hummocky boky. To představuje poprvé, kdy byly kdekoli ve sluneční soustavě jasně zobrazeny velké potenciálně kryovulkanické konstrukce.[25][26][27]

Pluto - možné kryovulkány
Wright Mons (celkový kontext)
Wright Mons, zobrazující jeho centrální depresi ( zdrojový obrázek (kontext) )
3D mapa zobrazující Wrighta Monsa (nahoře) a Piccard Mons

Studie z roku 2019 identifikovala druhou pravděpodobnou kryovulkanickou strukturu kolem Virgila Fossae, řady žlabů na severovýchodě Cthulu Macula, západně od Tombaugh Regio. Zdá se, že kryolavy bohaté na amoniak vybuchly z Virgil Fossae a několika blízkých lokalit a pokrývaly plochu několika tisíc kilometrů čtverečních; skutečnost, že spektrální signál amoniaku byl detekovatelný, když New Horizons přeletěly Plutem, naznačuje, že Virgil Fossae není starší než jedna miliarda let a potenciálně mnohem mladší, protože galaktické kosmické paprsky by v té době zničily veškerý amoniak v horním metru kůry a sluneční záření by mohlo povrchový amoniak zničit 10 až 10 000krát rychleji. Podpovrchová nádrž, ze které se toto kryomagma vynořilo, mohla být oddělená od podpovrchového oceánu Pluta.[28]

Vnitřní struktura

Pluto předNové obzory teoretická struktura[29]
  • Vodní ledová kůra
  • Oceán tekuté vody
  • Silikátové jádro

Hustota Pluta je 1,87 g / cm3.[30] Protože rozpad radioaktivních prvků vědci si nakonec myslí, že vnitřní struktura Pluta je diferencovaná a skalní materiál se usadil v hustém ledu, aby se ledy dostatečně oddělily od nich jádro obklopen a plášť vodního ledu.[31] Bohaté povrchové těkavé látky Pluta znamenají, že Pluto je buď zcela diferencované (a tím osvobodilo všechny těkavé látky, které byly uzamčeny ve svém vodním ledu), nebo se vytvořilo za méně než milion let po vyčištění okolního disku (když byly těkavé látky stále k dispozici k začlenění do Pluta).[32]

Předpokládá se, že průměr jádra je přibližně 1700 km, 70% průměru Pluta.[29] Je možné, že takové topení pokračuje i dnes a vytváří podpovrch oceánská vrstva trochu tekuté vody a amoniaku 100 až 180 km tlustý na hranici jádra a pláště.[29][31][33] Studie založené na New Horizon 'Snímky Pluta neodhalily žádné známky kontrakce (jak by se dalo očekávat, kdyby Plutova vnitřní voda zamrzla a proměnila se) led II ) a znamenat, že vnitřek Pluta se stále rozšiřuje, pravděpodobně kvůli tomuto vnitřnímu oceánu; toto je první konkrétní důkaz, že interiér Pluta je stále tekutý.[34][35] Pluto je navrženo tak, aby mělo silnou litosféru voda-led, založenou na délce jednotlivých poruch a nedostatku lokalizovaného zdvihu. Rozdílné trendy v poruchách naznačují dříve aktivní tektoniku, i když její mechanismy zůstávají neznámé.[36] The DLR Ústav planetárního výzkumu vypočítal, že poměr hustoty k poloměru Pluta leží v přechodové zóně spolu s Neptunovým měsícem Triton mezi ledovými satelity, jako jsou střední měsíce Uranu a Saturn a kamenné satelity, jako je Jupiter Io.[37]

Pluto nemá magnetické pole.[38]

Viz také

Reference

  1. ^ Brown, Dwayne; Buckley, Michael; Stothoff, Maria (15. ledna 2015). „Vydání 15. ledna 2015, vydání 15-011 - Kosmická loď NASA New Horizons začíná první fází setkání Pluta“. NASA. Citováno 15. ledna 2015.
  2. ^ „Nové snímky Pluta z NASA New Horizons ukazují složitý terén“. Astronomie. 10. září 2015. Citováno 29. června 2018.
  3. ^ Chang, Kenneth (28. října 2016). „Už žádná data z Pluta“. New York Times. Citováno 3. prosince 2016.
  4. ^ „Pluto Exploration Complete: New Horizons Returns Last Bits of 2015 Flyby Data to Earth“. Laboratoř aplikovaného výzkumu Johns Hopkins. 27. října 2016. Citováno 3. prosince 2016.
  5. ^ Rabie, Passant (22. června 2020). „Nové důkazy naznačují něco zvláštního a překvapivého ohledně Pluta - díky nálezům budou vědci přehodnocovat obyvatelnost objektů Kuiperova pásu“. Inverzní. Citováno 23. června 2020.
  6. ^ Bierson, Carver; et al. (22. června 2020). „Důkazy o horkém startu a počátcích formování oceánu na Plutu“. Nature Geoscience. 769. doi:10.1038 / s41561-020-0595-0. Citováno 23. června 2020.
  7. ^ Owen, Tobias C .; Roush, Ted L .; Cruikshank, Dale P .; et al. (1993). "Povrchové ledy a atmosférické složení Pluta". Věda. 261 (5122): 745–748. Bibcode:1993Sci ... 261..745O. doi:10.1126 / science.261.5122.745. JSTOR  2882241. PMID  17757212.
  8. ^ A b C d Lewin, Sarah (27. září 2017). „Mrakodrapy Pluta: Co je zodpovědné za obří ledové čepele Dwarf Planet“. ProfoundSpace.org. Citováno 27. září 2017.
  9. ^ Boyle, Alan (11. února 1999). „Pluto získá zpět své místo na okraji. Zprávy NBC. Citováno 20. března 2007.
  10. ^ Bertrand, Tanguy; Zapomeňte na Françoise (19. září 2016). „Pozorovaná ledovcová a těkavá distribuce na Plutu z procesů topografie atmosféry“. Příroda. 540 (7631): 86–89. Bibcode:2016Natur.540 ... 86B. doi:10.1038 / příroda19337. PMID  27629517. S2CID  4401893.
  11. ^ Buie, Marc W .; Grundy, William M .; Young, Eliot F .; et al. (2010). „Pluto a Charon pomocí Hubblova kosmického dalekohledu: I. Monitorování globálních změn a zlepšení vlastností povrchu pomocí světelných křivek“. Astronomický deník. 139 (3): 1117–1127. Bibcode:2010AJ .... 139.1117B. CiteSeerX  10.1.1.625.7795. doi:10.1088/0004-6256/139/3/1117.
  12. ^ Hamilton, Calvin J. (12. února 2006). "Trpasličí planeta Pluto". Pohledy na sluneční soustavu. Citováno 10. ledna 2007.
  13. ^ Buie, Marc W. "Pluto mapové informace". Archivovány od originál dne 29. června 2011. Citováno 10. února 2010.
  14. ^ A b C d Villard, Ray; Buie, Marc W. (4. února 2010). „Nové Hubbleovy mapy Pluta ukazují změny povrchu“. Číslo tiskové zprávy: STScI-2010-06. Citováno 10. února 2010.
  15. ^ Buie, Marc W .; Grundy, William M .; Young, Eliot F .; et al. (2010). „Pluto a Charon pomocí Hubblova kosmického dalekohledu: II. Řešení změn na povrchu Pluta a mapa pro Charona“. Astronomický deník. 139 (3): 1128–1143. Bibcode:2010AJ .... 139.1128B. CiteSeerX  10.1.1.182.7004. doi:10.1088/0004-6256/139/3/1128.
  16. ^ Lakdawalla, Emily (21. prosince 2015). „Aktualizace Pluta od AGU a DPS: Pěkné obrázky z matoucího světa“. Planetární společnost. Citováno 24. ledna 2016.
  17. ^ A b Marchis, F .; Trilling, D. E. (20. ledna 2016). „Povrchový věk Sputnik Planum, Pluto, musí být méně než 10 milionů let“. PLOS ONE. 11 (1): e0147386. arXiv:1601.02833. Bibcode:2016PLoSO..1147386T. doi:10.1371 / journal.pone.0147386. PMC  4720356. PMID  26790001.
  18. ^ A b Chang, Kenneth (17. července 2015). „Terén Pluta přináší na obrázcích New Horizons velká překvapení“. New York Times. Citováno 17. července 2015.
  19. ^ Gipson, Lillian (24. července 2015). „New Horizons objevuje tekoucí led na Plutu“. NASA. Citováno 24. července 2015.
  20. ^ „Zkoumání sluneční soustavy: Multimédia: Galerie: Planetární snímky: Pluto: Ztuhnutí ledové plochy“. NASA. Archivovány od originál dne 18. srpna 2015. Citováno 11. srpna 2015.
  21. ^ A b Moores, John E .; Smith, Christina L .; Toigo, Anthony D .; Guzewich, Scott D. (4. ledna 2017). „Penitentes jako počátek ostnatého terénu Tartarus Dorsa na Plutu“. Příroda. 541 (7636): 188–190. arXiv:1707.06670. Bibcode:2017Natur.541..188M. doi:10.1038 / příroda20779. PMID  28052055.
  22. ^ Talbert, Tricia, vyd. (8. dubna 2016). „Icy 'Spider' on Pluto". NASA. Citováno 23. února 2017.
  23. ^ „Vědci studují přísun dusíku pro atmosféru Pluta“. phys.org. 11. srpna 2015. Citováno 11. srpna 2015.
  24. ^ „New Horizons: News Article? Page = 20151109“.
  25. ^ „Na Plutu objevuje New Horizons geologii všech věkových skupin, možné ledové sopky, vhled do planetárních počátků“. New Horizons News Center. Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory LLC. 9. listopadu 2015. Citováno 9. listopadu 2015.
  26. ^ Witze, A. (9. listopadu 2015). "Ledové sopky mohou dotovat povrch Pluta". Příroda. doi:10.1038 / příroda.2015.18756. Citováno 9. listopadu 2015.
  27. ^ Redd, N. T. (9. listopadu 2015). „Ledové sopky mohou na Plutu vybuchnout“. Space.Com. Citováno 10. listopadu 2015.
  28. ^ Cruikshank, Dale P .; Umurhan, Orkan M .; Beyer, Ross A .; Schmitt, Bernard; Keane, James T .; Runyon, Kirby D .; Atri, Dimitra; White, Oliver L .; Matsuyama, Isamu; Moore, Jeffrey M .; McKinnon, William B .; Sandford, Scott A .; Singer, Kelsi N .; Grundy, William M .; Dalle Ore, Cristina M .; Cook, Jason C .; Bertrand, Tanguy; Stern, S. Alan; Olkin, Catherine B .; Weaver, Harold A .; Young, Leslie A .; Spencer, John R .; Lisse, Carey M .; Binzel, Richard P .; Earle, Alissa M .; Robbins, Stuart J .; Gladstone, G. Randall; Cartwright, Richard J .; Ennico, Kimberly (15. září 2019). „Nedávný kryovulkanismus ve Virgilu Fossae na Plutu“. Icarus. 330: 155–168. Bibcode:2019Icar..330..155C. doi:10.1016 / j.icarus.2019.04.023.
  29. ^ A b C Hussmann, Hauke; Sohl, Frank; Spohn, Tilman (listopad 2006). „Podpovrchové oceány a hluboké interiéry středních vnějších planetových satelitů a velkých transneptunických objektů“. Icarus. 185 (1): 258–273. Bibcode:2006Icar..185..258H. doi:10.1016 / j.icarus.2006.06.005.
  30. ^ Pluto - dnešní vesmír
  31. ^ A b "The Inside Story". pluto.jhuapl.edu - stránka mise NASA New Horizons. Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory. 2007. Archivovány od originál dne 20. srpna 2011. Citováno 11. července 2015.
  32. ^ Lisse, C. M .; Young, L .; Cruikshank, D .; Sandford, S .; Schmitt, B .; Stern, S. A .; Weaver, H. A .; Umurhan, O .; Pendleton, Y .; Keane, J .; Gladstone, R .; Parker, J .; Binzel, R .; Earle, A .; Horanyi, M .; El-Maarry, M .; Cheng, A .; Moore, J .; McKinnon, W .; Grundy, W .; Kavelaars, J. (2020). „Ices v KBO MU69 a Pluto - důsledky pro jejich vznik a vývoj“. Zasedání abstraktů americké astronomické společnosti. 52: 438.04. Bibcode:2020AAS ... 23543804L.
  33. ^ „Z čeho je Pluto vyrobeno?“. ProfoundSpace.org. 20. listopadu 2012. Citováno 11. července 2015.
  34. ^ Gearin, Conor (22. června 2016). „Pluto musí mít tekutý oceán, jinak by to vypadalo jako přezrálá broskev“. Nový vědec. Citováno 23. února 2017.
  35. ^ Hammond, Noah P .; Barr, Amy C .; Parmentier, Edgar M. (2. července 2016). "Nedávná tektonická aktivita na Plutu způsobená fázovými změnami v ledové skořápce". Dopisy o geofyzikálním výzkumu. 43 (13): 6775–6782. arXiv:1606.04840. Bibcode:2016GeoRL..43,6775H. doi:10.1002 / 2016 GL069220.
  36. ^ Moore, J. M .; McKinnon, W. B .; Spencer, J. R .; Howard, A. D .; Schenk, P. M .; Beyer, R. A .; Nimmo, F .; Singer, K. N .; Umurhan, O. M .; White, O. L .; et al. (18. března 2016). „Geologie Pluta a Charona očima New Horizons“. Věda. 351 (6279): 1284–1293. arXiv:1604.05702. Bibcode:2016Sci ... 351.1284M. doi:10.1126 / science.aad7055. PMID  26989245.
  37. ^ DLR Vnitřní struktura planetárních těles Archivováno 26. července 2011 v Wayback Machine Poloměr DLR k hustotě Archivováno 26. července 2011 v Wayback Machine Přírodní satelity obřích vnějších planet ...
  38. ^ NASA (14. září 2016). „Rentgenová detekce vrhá nové světlo na Pluto“. nasa.gov. Citováno 3. prosince 2016.

externí odkazy