Sputnik Planitia - Sputnik Planitia

Sputnik Planitia
Sputnik Planitia nomenclature.png
Аннотированная карта Sputnik Planitia на Плутоне
Тип функцииPlanitia
Место расположенияТомбо Реджио, Плутон
Координаты20 ° с.ш. 180 ° в.д. / 20 ° с.ш.180 ° в. / 20; 180Координаты: 20 ° с.ш. 180 ° в.д. / 20 ° с.ш.180 ° в. / 20; 180[1]
Диаметр1492 км
Размеры1050 км × 800 км
ПервооткрывательНовые горизонты
ЭпонимСпутник 1

Sputnik Planitia /ˈsпʌтпɪkплəˈпɪʃяə,ˈsпʊт-/изначально Спутник Планум,[2] это высокийальбедо покрытый льдом бассейн на Плутон размером примерно 1050 на 800 км (650 на 500 миль),[3] назван в честь первого искусственного спутника Земли, Спутник 1. Он составляет западную долю сердцевидного Томбо Реджио. Sputnik Planitia находится в основном в северном полушарии, но простирается через экватор. Большая часть его имеет поверхность неправильных многоугольников, разделенных впадинами, что интерпретируется как конвекционные ячейки в относительно мягком азотном льду. Полигоны в среднем составляют около 33 км (21 милю) в поперечнике.[3] В некоторых случаях желоба населены глыбовыми горами или холмами или содержат более темный материал.[4] На поверхности видны полосы ветра с признаками сублимация.[5][6][7] Темные полосы длиной несколько километров выровнены в одном направлении.[4] В планитиях также имеются ямки, по-видимому, образованные сублимацией.[4] Кратеров не обнаружено. Новые горизонты, подразумевая поверхность, возраст которой менее 10 миллионов лет.[8] Моделирование образования сублимационной ямы дает оценку возраста поверхности 180000+90000
−40000 годы.[9] Рядом с северо-западной окраиной находится поле поперечные дюны (перпендикулярно полосам ветра), расположенные на расстоянии от 0,4 до 1 км друг от друга, которые, как полагают, состоят из частиц метанового льда диаметром 200-300 мкм, образовавшихся из близлежащих Аль-Идриси Монтес.[10][11]

Сочинение

Считается, что лед, составляющий бассейн, состоит в основном из азотный лед, с меньшими фракциями оксида углерода и метанового льда, хотя относительные пропорции не определены.[12] При температуре окружающей среды Плутона 38 K (−235,2 ° C; −391,3 ° F) ледяной азот и угарный газ более плотные и гораздо менее жесткие, чем водяной лед, что делает возможными ледниковые потоки; азотный лед - самый летучий.[3] Азотный лед бассейна лежит на коре Плутона, в основном состоящей из гораздо более жесткого водяного льда.[13]

Источник

Sputnik Planitia, вероятно, возник как ударный бассейн который впоследствии собрал летучие льды.[3] Размер гипотетического ударника оценивается в 150–300 км.[14] В качестве альтернативы было высказано предположение, что скопление льда в этом месте привело к понижению поверхности там, что привело к образованию бассейна через процесс положительной обратной связи без воздействия.[15] Накопление в бассейне нескольких километров азотного льда отчасти было следствием его более высокого поверхностного давления, что приводит к более высокому уровню азота.2 температура конденсации.[16] Положительный температурный градиент атмосферы Плутона способствует превращению топографической депрессии в холодную ловушку.[17][18]

Местность на Плутоне, противоположном Спутнику, могла быть изменена из-за сосредоточения там сейсмической энергии от формирующего воздействия.[19][20] Хотя это предположение является предварительным ввиду плохого разрешения изображения антиподальной области, концепция аналогична тому, что было предложено для областей, противоположных вершине. Бассейн Калориса на Меркурии и Mare Orientale на Луне.

Высокий сезонный тепловая инерция поверхности Плутона является важным фактором отложения азотного льда в низких широтах. Эти широты получают меньше ежегодных инсоляция чем полярные регионы Плутона из-за его высокой наклонность (122.5°).[21] Самые холодные регионы Плутона в среднем находятся на 30 ° северной и южной широты; В начале истории Плутона лед имел тенденцию накапливаться на этих широтах в результате неуправляемого процесса из-за положительной обратной связи, связанной с увеличением альбедо, похолоданием и дальнейшим отложением льда (аналогично сегрегации льда, которая произошла на Япет ). Моделирование предполагает, что в течение примерно миллиона лет в результате процесса бегства льдов будет собрана большая часть льда в единую шапку даже при отсутствии существующего бассейна.[22]

Накопление плотного азотного льда сделало бы Sputnik Planitia положительным гравитационная аномалия, но самого по себе было бы недостаточно для преодоления топографической депрессии, связанной с бассейном. Однако другие эффекты ударного события (см. Ниже) также могли способствовать такой аномалии. Положительная аномалия силы тяжести могла вызвать полярное странствие, переориентируя ось вращения Плутона так, чтобы планития находилась около приливной оси Плутон-Харон (конфигурация с минимальной энергией).[17][18] Sputnik Planitia в настоящее время близок к точке анти-Харона на Плутоне, поэтому вероятность его возникновения составляет менее 5%.[18]

Если Sputnik Planitia был создан в результате удара, то для объяснения положительной аномалии силы тяжести требуется наличие подземные воды океана ниже корки водяного льда Плутона; изостатический подъем истончение коры и последующее проникновение более плотной жидкой воды ниже бассейна будет составлять большую часть аномалии.[23] Постепенное замерзание такого океана в сочетании с полярным блужданием и загрузкой льда на Sputnik Planitia также объяснило бы тектонические особенности растяжения, наблюдаемые через Плутон.[18][23] В качестве альтернативы, если скопление льда в единственной шапке (без удара) создало положительную гравитационную аномалию, которая переориентировала Плутон до образования бассейна, приливная выпуклость, поднятая Хароном, могла бы затем поддерживать ориентацию Плутона, даже если положительная аномалия позже исчезла. .[22]

Считается, что для создания гравитационной аномалии потребуется утоньшение ледяной коры на ~ 90 км ниже Sputnik Planitia. Тем не менее, корка должна быть прохладной, чтобы ее толщина не изменялась. Моделирование показало, что это можно объяснить, если под коркой водяного льда Плутона находится слой гидрат метана. Этот клатрат обладает изоляционными свойствами; его теплопроводность примерно в 5–10 раз меньше, чем у водяного льда (он также имеет вязкость примерно на порядок больше, чем у водяного льда). Дополнительная изоляция поможет поддерживать слой воды под ним в жидком состоянии, а также охладить ледяную корку над ним. Подобный механизм может способствовать образованию подповерхностных океанов на других спутниках Солнечной системы и транснептуновых объектах.[13]

Конвекционные камеры

Геологическая карта Спутника и окрестностей (контекст ), с конвекционная ячейка поля обведены черным

Полигональная структура - признак конвекция льда, содержащего азот / угарный газ, причем лед, нагретый теплом изнутри, поднимается вверх в центре ячеек, распространяется, а затем опускается на выступающие края.[24][25] Конвекционные камеры имеют около 100 м вертикального рельефа, высшие точки находятся в их центрах.[26][27] Моделирование ячеек конвекции азотного льда предполагает глубину примерно в одну десятую их ширины, или 3–4 км для большей части плоскостей, и максимальную скорость потока около 7 см в год.[3] По мере развития клетки края клеток могут быть защемлены и заброшены.[26] Многие клетки покрыты Сублимация ямы. Эти ямки увеличиваются в размерах за счет сублимации при транспортировке от центров к краям конвективных ячеек. Используя их распределение по размерам, ученые оценили скорость конвекции 13.8+4.8
−3.8 см в год, что подразумевает возраст поверхности 180000+90000
−40000 годы.[9]

Другие очевидные признаки ледяного потока, видимые на изображениях равнин, включают примеры ледников долинного типа, стекающих в бассейн с прилегающих восточных высокогорья (правая часть Томбо Реджио), предположительно в ответ на отложение там азотного льда.[12] а также лед с плоскостей, втекающий в соседние впадины и заполняющий их. Планития имеет многочисленные блочные холмы (от одного до нескольких километров в поперечнике), которые образуют скопления на краях ячеек до 20 км в поперечнике; они могут представлять собой плавающие куски оторвавшейся корки водяного льда, которые были перенесены на равнины ледниковым потоком и затем собраны в желоба конвекцией.[3] В некоторых случаях кажется, что холмы образуют цепочки вдоль путей входа в ледники. Холмы также могут собираться в некондиционных областях, когда они застревают в местах, где азотный лед становится слишком мелким.[28]

Планиция имеет множество ям, которые, как полагают, образовались в результате разрушения и сублимации азотистого льда; эти ямки также собираются по краям конвективных ячеек.[3] Часто дно ям темное, что может означать скопление толины оставленные сублимирующим льдом или темным субстратом под плоскостями, если ямы полностью пронизывают лед. В областях равнин, где конвективные ячейки не видны, ямки более многочисленны.

Граничные горы

Топографическое изображение бассейна Sputnik Planitia, показывающее возвышающиеся уступы, граничащие с ледниковыми равнинами. Полосы - это артефакт камеры.

На северо-западе Sputnik Planitia граничит с хаотическим набором глыбовых гор, Аль-Идриси Монтес, которые, возможно, образовались в результате обрушения прилегающих водно-ледовых возвышенностей на Planitia.[3]

На юго-западе равнина граничит с Хиллари Монтес, рост 1,6 км (0,99 миль; 5200 футов)[29] над поверхностью, а южнее - Норгей Монтес, поднимаясь на 3,4 км (2,1 мили; 11000 футов)[30] над поверхностью. Эти горы также имеют хаотичный, блочный характер. Горы были названы в честь Сэр Эдмунд Хиллари, Новая Зеландия альпинист, и Непальский Шерпа альпинист Тенцинг Норгей, которые первыми достигли вершины высочайшей вершины земной шар, гора Эверест 29 мая 1953 г.[31] Некоторые группы холмов в бассейне названы в честь космических кораблей; Например, "Колета де Дадос », В честь первого бразильского спутника, запущенного в Космос.[32]

Сразу к юго-западу от Норгей-Монтес (контекст ) - большая круглая гора с центральной впадиной, Райт Монс. Это было определено как возможное криовулкан.[33][34]

Именование

Неофициальное название Спутник Планум был впервые объявлен Новые горизонты на пресс-конференции 24 июля 2015 года. планум плоская возвышенность (плато). Когда топографические данные был проанализирован в начале 2016 г.,[35] стало ясно, что Спутник на самом деле бассейн, а неофициальное название было изменено на Sputnik Planitia позже в том же году.[2][36] Название все еще было неофициальным, потому что оно еще не было принято Международный астрономический союз (IAU). 7 сентября 2017 года название было официально утверждено вместе с именами Томбо Реджио и 12 других близлежащих поверхностных объектов.[37]

Галерея

  • Составное изображение Sputnik Planitia

  • Замороженный монооксид углерода на Плутоне сосредоточен в Sputnik Planitia (более короткие контуры представляют более высокие уровни)

  • Sputnik Planitia - мозаика из снимков крупным планом[5][6][7]

  • Вид Томбо Реджио («Сердце» Плутона). Ярко-белые возвышенности справа могут быть покрыты азотом, перенесенным через атмосферу со спутника Sputnik Planitia (слева), а затем отложенным в виде льда.

  • Крупным планом вид на северную «береговую линию» равнины на окраине аль-Идриси-Монтес

  • Желуди в южной части Спутник-Планиция (контекст ), представляющие границы конвективной ячейки. Темные пятна в желобах слева внизу - это ямки.[38]

  • Северный спутник Земли (контекст ), с предложениями азот лед, втекающий в прилегающие впадины и заполняющий их

  • Ледники, вероятно, состоящий из азотного льда, стекающий с прилегающих возвышенностей через долины в восточную сторону Sputnik Planitia (контекст ); красные стрелки показывают ширину впадин, синие стрелки - видимый фронт потока азота

  • Ледяные азотные ледники, впадающие в восточную окраину планитии, на аналогичном воспроизведенном изображении с задней подсветкой (контекст ); долины шириной от 3 до 8 км

Высокое разрешение ЛОРРИ мозаика конвективной области Sputnik Planitia (контекст ), вплоть до его северо-западной «береговой линии» (опубликовано 7 января 2016 г.). Обратите внимание на изолированное соединение четырех ячеек в правом нижнем углу.[26]
Плавучие водно-ледяные холмы в Спутник Планиция (контекст ) агрегируют по краям конвективной ячейки.[28]
Крупный план сублимационных ям (контекст ) на краю ячеистого ландшафта планитии (освещение сверху слева)
Дополнительные виды сублимационных ям (контекст ) в конвективной (слева) и неконвективной областях; у некоторых (слева) есть темный материал внутри
Вид сублимационных ям с высоким разрешением (контекст ) на юго-востоке Sputnik Planitia
Виды северо-запада Sputnik Planitia с высоким разрешением и улучшенными цветами (вверху; контекст ) и западный (контекст ) поля, показывающие переход (слева направо) от древнего покрытого кратерами нагорья (Терра Викингов) к нарушенной, глыбовой местности (аль-Идриси Монтес), к молодой, плоской, текстурированной поверхности равнины с небольшим количеством водяного льда. холмы ( Колета де Дадос Коллес, Нижний). В верхней части нижнего изображения, на границе между высокогорьями и горами, находится плоский объект размером 30 км (в самом широком месте), Alcyonia Lacus, замороженное тело азота.[39][40] похож на область «темных клеточных равнин» Sputnik Planitia.[41] На обоих изображениях внутри конвективных ячеек видны поля дюн из ледяных частиц метана.[10]
Плутон - Тенцинг Монтес (слева на переднем плане); Хиллари Монтес (линия горизонта); Sputnik Planitia (справа)
Около заката вид включает несколько слоев атмосферная дымка.

Анимационные ролики

Пролет над Плутоном (14 июля 2015 г.)
(00:30; выпущен 18 сентября 2015 г. )
(00:50; выпущен 5 декабря 2015 г. )

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ "Спутник Планития". Газетир планетарной номенклатуры. Программа исследований в области астрогеологии USGS.
  2. ^ а б Лакдавалла, Эмили (26 октября 2016 г.). «Обновление DPS / EPSC о New Horizons в системе Плутона и за ее пределами». Планетарное общество. Получено 26 октября 2016.
  3. ^ а б c d е ж грамм час Лакдавалла, Эмили (21 декабря 2015 г.). «Обновления Плутона от AGU и DPS: красивые картинки из запутанного мира». Планетарное общество. Получено 24 января 2016.
  4. ^ а б c Гэри, Стюарт (17 июля 2015 г.). "НАСА New Horizons обнаруживает замороженные равнины в самом сердце Плутона".'". Получено 1 мая 2016.
  5. ^ а б "Новые изображения с высоким разрешением показывают ледяные замороженные равнины Плутона.'". TheVerge.com. 17 июля 2015 г.. Получено 18 июля 2015.
  6. ^ а б "Новые горизонты". Плутон.jhuapl.edu. Получено 18 июля 2015.
  7. ^ а б Персонал (17 июля 2015 г.). «НАСА - Видео (01:20) - Анимированный пролёт над ледяной горой и равнинами Плутона». НАСА & YouTube. Получено 18 июля 2015.
  8. ^ Маркис, Ф .; Триллинг, Д. Э. (20 января 2016 г.). «Возраст поверхности планеты Спутник, Плутон, должен быть менее 10 миллионов лет». PLOS One. 11 (1): e0147386. arXiv:1601.02833. Bibcode:2016PLoSO..1147386T. Дои:10.1371 / journal.pone.0147386. ЧВК  4720356. PMID  26790001.
  9. ^ а б Buhler, P. B .; Ингерсолл, А. П. (23 марта 2017 г.). «Распределение ямок сублимации указывает на скорость поверхности конвективных ячеек ~ 10 сантиметров в год в Sputnik Planitia, Плутон» (PDF). 48-я конференция по изучению луны и планет.
  10. ^ а б Telfer, M.W .; Parteli, E.R.J .; Radebaugh, J .; и другие. (1 июня 2018 г.). «Дюны на Плутоне». Наука. 360 (6392): 992–997. Bibcode:2018Научный ... 360..992Т. Дои:10.1126 / science.aao2975. PMID  29853681.
  11. ^ Hayes, A.G. (1 июня 2018 г.). «Дюны Солнечной системы». Наука. 360 (6392): 960–961. Bibcode:2018Научный ... 360..960H. Дои:10.1126 / science.aat7488. PMID  29853671.
  12. ^ а б Умурхан, О. (8 января 2016 г.). "Исследование таинственного ледникового потока на замерзшем сердце Плутона'". blogs.nasa.gov. НАСА. Получено 24 января 2016.
  13. ^ а б Kamata, S .; Nimmo, F .; Sekine, Y .; Курамото, К .; Noguchi, N .; Kimura, J .; Тани, А. (2019). «Океан Плутона покрыт и изолирован газовыми гидратами». Природа Геонауки. 12 (6): 407–410. Bibcode:2019NatGe..12..407K. Дои:10.1038 / s41561-019-0369-8. HDL:2115/76168.
  14. ^ Маккиннон, Уильям Б .; Шенк, П. М. (23 марта 2017 г.). «Ударное происхождение бассейна Спутник Планития, Плутон» (PDF). 48-я конференция по изучению луны и планет.
  15. ^ Витце, А. (21 октября 2016 г.). «Ледяное сердце может быть ключом к странной геологии Плутона». Природа. 538 (7626): 439. Bibcode:2016 Натур.538..439Вт. Дои:10.1038 / природа.2016.20856. PMID  27786223.
  16. ^ Бертран, Т .; Забудьте, Ф. (19 сентября 2016 г.). «Наблюдаемое распределение ледников и летучих веществ на Плутоне в результате процессов топографии атмосферы». Природа. 540 (7631): 86–89. Bibcode:2016Натура 540 ... 86Б. Дои:10.1038 / природа19337. PMID  27629517.
  17. ^ а б Keane, J. T .; Мацуяма, И. (2016). «Плутон следовал за своим сердцем: истинное полярное блуждание Плутона из-за образования и эволюции Sputnik Planum» (PDF). 47-я Конференция по изучению луны и планет. Вудлендс, Техас. п. 2348.
  18. ^ а б c d Keane, J. T .; Мацуяма, I .; Kamata, S .; Штеклофф, Дж. К. (16 ноября 2016 г.). «Переориентация и разлом Плутона из-за нестабильной нагрузки в пределах Sputnik Planitia». Природа. 540 (7631): 90–93. Bibcode:2016Натура.540 ... 90K. Дои:10.1038 / природа20120. PMID  27851731.
  19. ^ Эндрюс, Р. (26 марта 2020 г.). «Столкновение на одной стороне Плутона разорвало местность на другой, предполагает исследование». ScientificAmerican.com. Scientific American. Получено 1 апреля 2020.
  20. ^ Denton, C.A .; Johnson, B.C .; Фрид, AM; Мелош, Х.Дж. (2020). Сейсмология на Плутоне ?! Антиподальные ландшафты, образовавшиеся в результате воздействия, формирующего плоскость спутника (PDF). 51-й Конференция по лунной и планетарной науке. Получено 1 апреля 2020.
  21. ^ Бертран, Т .; Забудьте, Ф. (19 сентября 2016 г.). «Наблюдаемое распределение ледников и летучих веществ на Плутоне в результате процессов топографии атмосферы». Природа. 540 (7631): 86–89. Bibcode:2016Натура 540 ... 86Б. Дои:10.1038 / природа19337. PMID  27629517.
  22. ^ а б Гамильтон, Д. П .; Stern, S. A .; Мур, Дж. М .; Янг, Л. А. (30 ноября 2016 г.). «Быстрое формирование Sputnik Planitia в начале истории Плутона». Природа. 540 (7631): 97–99. Bibcode:2016Натура 540 ... 97H. Дои:10.1038 / природа20586. PMID  27905411.
  23. ^ а б Nimmo, F .; и другие. (16 ноября 2016 г.). «Переориентация Sputnik Planitia предполагает наличие океана под поверхностью Плутона». Природа. 540 (7631): 94–96. arXiv:1903.05574. Bibcode:2016Натура.540 ... 94Н. Дои:10.1038 / природа20148. PMID  27851735.
  24. ^ McKinnon, W. B .; и другие. (1 июня 2016 г.). «Конвекция в летучем слое, богатом азотом и льдом, движет геологической энергией Плутона». Природа. 534 (7605): 82–85. arXiv:1903.05571. Bibcode:2016Натура.534 ... 82М. Дои:10.1038 / природа18289. PMID  27251279.
  25. ^ Trowbridge, A.J .; Melosh, H.J .; Steckloff, J. K .; Фрид, А. М. (1 июня 2016 г.). «Сильная конвекция как объяснение многоугольной местности Плутона». Природа. 534 (7605): 79–81. Bibcode:2016 Натур.534 ... 79 т. Дои:10.1038 / природа18016. PMID  27251278.
  26. ^ а б c Китер, Б. (11 января 2016 г.). "'X 'отмечает любопытный угол на ледяных равнинах Плутона ". НАСА. Получено 24 января 2016.
  27. ^ Корнфельд, Л. (9 января 2016 г.). «Новые изображения с высоким разрешением показывают поток льда на поверхности Плутона». Spaceflight Insider. Получено 25 января 2016.
  28. ^ а б "Таинственные парящие холмы Плутона". Веб-сайт миссии New Horizons. Лаборатория прикладной физики Университета Джона Хопкинса. 4 февраля 2016 г.. Получено 11 февраля 2016.
  29. ^ "Новые горизонты НАСА обнаруживают экзотические льды на Плутоне". SciNews.com. 24 июля 2015 г.. Получено 25 июля 2015.
  30. ^ Nemiroff, R .; Боннелл, Дж., Ред. (18 июля 2015 г.). "Полет над Плутоном". Астрономическая картина дня. НАСА. Получено 27 июля 2015.
  31. ^ Покхрел, Раджан (19 июля 2015 г.). «Альпинистское братство Непала счастливо над горами Плутона, названными в честь Тенцинга Норгая, шерпа - первого ориентира Непала в Солнечной системе». Гималайские времена. Получено 19 июля 2015.
  32. ^ "Brasil recbe nomenclatura em Plutão". ГОАСА. Архивировано из оригинал 8 декабря 2015 г.
  33. ^ «На Плутоне New Horizons находит геологию всех возрастов, возможные ледяные вулканы, понимание планетного происхождения». Центр новостей New Horizons. ООО «Лаборатория прикладной физики Университета Джонса Хопкинса». 9 ноября 2015 г.. Получено 9 ноября 2015.
  34. ^ Витце, А. (9 ноября 2015 г.). «Ледяные вулканы могут усеять поверхность Плутона». Природа. Издательская группа Nature. Дои:10.1038 / природа.2015.18756. Получено 9 ноября 2015.
  35. ^ "Новая карта высот затонувшего сердца Плутона'". НАСА. 29 апреля 2016 г.. Получено 7 сентября 2017.
  36. ^ «Почему у половины« сердца »Плутона новое имя». space.com. 28 октября 2016 г.. Получено 7 сентября 2017.
  37. ^ «Особенности Плутона получили первые официальные имена». НАСА. 7 сентября 2017.
  38. ^ Чанг, Кеннет (17 июля 2015 г.). «Рельеф Плутона преподносит большие сюрпризы на изображениях New Horizons». Нью-Йорк Таймс. Получено 17 июля 2015.
  39. ^ Клотц, И. (28 марта 2016 г.). «У Плутона могут быть озера азота, которые замерзают и тают». Discovery.com. Discovery Communications, LLC. Получено 30 марта 2016.
  40. ^ Китер, В. (24 марта 2016 г.). "Плутон: На ​​замерзшем пруду". NASA.gov. НАСА. Получено 30 марта 2016.
  41. ^ White, O.L .; и другие. (1 мая 2017 г.). «Геологическое картирование Sputnik Planitia на Плутоне» (PDF). Икар. 287: 261–286. Bibcode:2017Icar..287..261W. Дои:10.1016 / j.icarus.2017.01.011.

Примечания