Спутник Плутона – Харон. Снимок получен космическим аппаратом New Horizons. Фото: NASA | Johns Hopkins APL | SwRI
С момента исторического пролёта аппарата New Horizons около Плутона в 2015 году учёных вводило в заблуждение таинственное рыжее «пятно» на одном из полюсов Харона – крупнейшего спутника карликовой планеты. Команда астрономов из Юго-западного исследовательского института построила модель, которая может объяснить природу этого феномена – а заодно и опровергнуть ведущую теорию о его происхождении.
Вскоре после обнаружения красной полярной шапки Харона учёные выдвинули предположение, что материал, придающий ей характерный цвет, образуется в результате распада молекул замёрзшего метана на ночной стороне спутника. Такая реакция происходит под воздействием света, отражённого молекулами водорода в межпланетном пространстве.
Метан попадает на спутник с Плутона и замерзает на полюсах на протяжении длинных зимних ночей. Однако дважды в местный год (около 248 земных лет) над одним из полюсов Харона восходит Солнце, и нагретый им метановый лёд испаряется обратно в атмосферу, вскоре конденсируясь на противоположный полюс. Этот процесс длится всего 4 года, повышая плотность атмосферы спутника в тысячу раз.
Наши результаты показывают, что резкие сезонные изменения в тонкой атмосфере Харона, а также распад молекул метана под действием света являются ключом к пониманию происхождения красной полярной шапки Харона. Это один из самых ярких примеров взаимодействия поверхности и атмосферы, которые нам приходилось наблюдать.
Уджвал Раут, ведущий автор статьи «Charon’s Refractory Factory»
В новом исследовании команда воспроизвела условия на поверхности спутника в лаборатории с целью измерить состав и цвет вещества, образующегося в результате описанного процесса.
Наша инновационная модель «динамического фотолиза» позволила пересмотреть степень влияния межпланетного ультрафиолета в линии Лайман-альфа (одна из спектральных линий водорода – прим. ред.) на синтез красного вещества Харона. В ходе эксперимента мы подвергли метан конденсации в вакуумной камере под воздействием фотонов, чтобы воспроизвести условия на полюсах спутника.
Полученные данные были переданы в математическую модель метановой атмосферы Харона, симулирующую сезонные изменения в её плотности и составе.
Оказалось, что толщина слоя метанового льда, образующегося после «перезаморозки», слишком высока – сквозь него до следующего рассвета не успевает пробиться достаточно переотражённых фотонов. Однако при таких условиях возможен синтез другого вещества – этана.
Этан стабильнее метана, и потому остаётся замороженным на поверхности Харона ещё долго после весеннего рассвета. Именно из него под воздействием солнечного ветра может образовываться вещество, придающее полярной шапке спутника её красный цвет.
Бен Теолис, ведущий автор статьи «Extreme Exospheric Dynamics at Charon: Implications for the Red Spot»
Команда планирует продолжить исследование Харона и роли, которую солнечный ветер играет в формировании его красной полярной шапки.
https://www.swri.org/press-release/swri-scientists-identify-...