13.10.2020
19:11

Ледяные вершины Плутона образовались из-за высотной разницы в количестве метана

Компьютерное моделирование показало, что ледяные вершины Плутона образуются из-за того, на больших высотах в атмосфере возрастает концентрация метана — на высоте более двух километров за ночь метана намерзает больше, чем испаряется днем. В отличие от Земли, температура карликовой планеты на всех высотах одинакова, и поэтому ледники там образовываются по механизму, далекому от земного. Статья опубликована в Nature Communications.

Вершины высоких гор на Земле покрыты снегом из-за того, что температура атмосферы понижается с высотой. Когда содержащий влагу ветер подносится к горе и идет вверх по склону, он остывает, что приводит к образованию снега, который падает и не тает. Но горные ледники есть не только на Земле, но и на других небесных телах в Солнечной системы.

В 2015 году космический аппарат New Horizons обнаружил неподалеку от равнины Спутника на Плутоне горы Пигафетта. Их пики возвышаются на 2,5-3,5 километра над подножием (или на четыре километра над средним радиусом карликовой планеты). Вершины этих гор напоминают земные, с той лишь разницей, что лед там метановый. При этом оставалось непонятным, как образовались эти ледники — атмосфера Плутона примерно в сто тысяч раз более разреженная, чем земная, и она почти не может ни нагреть, ни охладить поверхность. Получается, температура Плутона на всех высотах одинакова, и нет явного механизма, который бы покрывал снегом именно вершины гор.

Тэнгай Бертранд (Tanguy Bertrand) из Исследовательского центра Эймса и его коллеги при помощи компьютерного моделирования разобрались, как формируются заснеженные вершины Плутона. За основу взяли Глобальную климатическую модель (GCM) Плутона, разработанную в Политехнической школе в Париже. Эта модель в том числе учитывает испарение льда основных газов с поверхности: азота, метана и монооксида углерода, а также их обратную конденсацию.

Ученые дополнили модель уточненными данными о топографии окрестностей равнины Спутника и о нетающих отложениях метанового льда на стороне Плутона, которая обращена к Харону. Исходной датой начала симуляции выбрали земной 1984 год. К 2015 году вершины и склоны смоделированных гор Пигафетта оказались покрыты слоем льда примерно в 20 микрон, что в целом сходилось с наблюдениями New Horizons. Также обнаружилось, что модель плохо учитывает следующую особенность Плутона: когда поверхность покрывается миллиметровым слоем льда, ее альбедо сильно возрастает, что ведет к охлаждению поверхности и еще более интенсивному накоплению льда. Однако, чтобы накопить такой толстый слой, моделировать придется не десятки, а сотни и тысячи лет, что слишком ресурсоемко. Поэтому авторы просто увеличили прирост альбедо и сделали так, чтобы микронный слой работал как миллиметровый. В этих условиях симуляция показала слой льда в 40 микрон к 2015 году и большее сходство с наблюдениями.

Исследователи проанализировали результаты моделирования и пришли к выводу, что за покрытие вершин льдом ответственен исключительно баланс между испарением и конденсацией метана. Дело в том, что, согласно симуляции, концентрация метана в экваториальных районах Плутона возрастает на высоте около четырех километров над средним радиусом поверхности. Эти районы ночью остывают до 40-42 кельвин, что достаточно для образования тонкого слоя метанового льда. Днем температура повышается до 45-48 кельвин, и этот слой полностью испаряется. Однако, там, где концентрация метана высока, за ночь успевает намерзнуть больше, чем оттаять днем, что и ведет к постепенному накоплению. Ученые предполагают, что за такое распределение метана по высоте ответственны восходящие ветряные потоки на западе равнины Спутника, но этот вопрос необходимо изучить дополнительно.

Поскольку до сих пор лишь New Horizons пролетел в непосредственной близости от Плутона, у ученых сравнительно мало данных об этой карликовой планете, но компьютерное моделирование позволяет частично восполнить пробелы. Так, симуляция указала, что Плутон изначально сформировался как горячее тело и остыл впоследствии. А другая модель объяснила появление лун карликовой планеты столкновением Харона с другим объектом.

По информации https://nplus1.ru/news/2020/10/13/pluto-methane

13.10.2020
18:21

Температура воды в Атлантике стала самой высокой за последние три тысячи лет

13.10.2020
17:10

Темная материя "подала сигнал"

13.10.2020
13:33

Самая быстрая в мире камера позволила ученым сфотографировать фотоны

13.10.2020
13:29

Европейское космическое агентство выявило рост объема космического мусора

13.10.2020
13:24

ООН: 2 миллиона человек погибли из-за стихийных бедствий за последние 50 лет

13.10.2020
13:20

Определена причина глобального похолодания, завершившего вымирание динозавров

13.10.2020
12:59

Гибель звезды в результате «спагеттификации»

13.10.2020
12:42

Место знаменитого слияния нейтронных звезд продолжает светиться в рентгене

13.10.2020
12:40

Определены точные расстояния до 18 карликовых галактик

13.10.2020
12:34

В системе новой подтверждено наличие звездного ветра со стороны диска

13.10.2020
12:31

Новая модель формирования систем из двух нейтронных звезд

12.10.2020
16:55

Ученые пронаблюдали приливное разрушение звезды черной дырой

11.10.2020
19:43

Новый взгляд на солнечные пятна

11.10.2020
19:38

Новые звезды рождаются в «водовороте», запечатленном «Хабблом»

10.10.2020
17:38

Обнаружены свидетельства наличия топ-кварков в столкновениях тяжелых ядер

10.10.2020
17:25

12-летний мальчик собрал у себя дома действующий ядерный реактор

10.10.2020
17:21

Определен верхний предел скорости звука

10.10.2020
17:12

На земле провели моделирование вхождение спутника в атмосферу

09.10.2020
16:06

Астрономы из США создали крупнейший в мире 3D-каталог галактик