Крупнейший из пяти спутников Плутона — Харон — открыли в 1978 году. Первым и (пока) единственным космическим аппаратом, достигшим этого ледяного мира, стал зонд NASA New Horizons: на снимках, отправленных им на Землю в 2015 году, ученые заметили возможные признаки криовулканизма — вид вулканической активности при низких температурах. В таких условиях криовулканы вместо расплавленной магмы извергают криолаву — вещество, содержащее аммиак, метан, воду и другие летучие соединения, которое может выходить на поверхность в жидком или газообразном виде.
Пролить свет на геологическое прошлое этой луны удалось авторам новой научной работы, представленной на 56-й Конференции по наукам о Луне и планетах (Lunar and Planetary Science Conference). Основываясь на данных, собранных во время миссии New Horizons, исследовательская группа под руководством Джессики Л. Новиелло (Jessica L. Noviello) из Университета Мэриленда (США) смоделировала внутреннее строение Харона, применив одномерный геохимический код IcyDwarf, предназначенный для моделирования физико-химической эволюции ледяных тел в Солнечной системе.
Особое внимание ученые уделили Равнине Вулкана, названной в честь планеты Вулкан из Стартрека (Vulcan Planitia) — области в южном полушарии Харона. Внешне эта часть спутника геологически выглядит заметно «моложе» северной части спутника: там меньше ударных кратеров, из-за чего исследователи предположили, что она покрыта потоками криолавы.
Результаты моделирования показали, что примерно через 370-400 миллионов лет после рождения Харона под его поверхностью начал формироваться океан, который, судя по всему, полностью замерз приблизительно 2,12-2,2 миллиарда лет назад. Но есть проблема: ни в одном из рассмотренных сценариев время окончательного замерзания океана не совпадает с предполагаемым возрастом Вулкан Планитии (около четырех миллиардов лет).
Не менее интересным оказалось содержание аммиака: даже небольшое количество (до 10% от объема воды) могло позволить океану существовать до 4,4 миллиарда лет — или до настоящего времени.
Это ставит под сомнение модели, в которых криовулканизм на Хароне объясняется исключительно замерзанием океана: если криовулканы действительно извергались около четырех миллиардов лет назад, то решающим фактором стало образование спутника по «Лунному сценарию», то есть в результате катастрофического столкновения прото-плутона и другого крупного объекта.
Напомним, Харон остается почти неизученным: ученые до сих пор не могут с уверенностью сказать, как именно он сформировался. Одна из гипотез гласит, что спутник был самостоятельным объектом Пояса Койпера, захваченным Плутоном, другая — что Харон зародился в результате массивного столкновения.
Результаты нового исследования, по мнению его авторов, приближают нас к пониманию сложной эволюции объектов на краю Солнечной системы. Если выводы ученых верны и существование замерзшего подповерхностного океана подтвердится, существующие представления о геологической активности на столь удаленных объектах придется пересмотреть.