Жидкий океан под поверхностью Плутона объяснили его скоростным рождением

С тех пор как зонд New Horizons посетил Плутон, мы узнали немало нового об этой далекой и почти неразличимой с Земли карликовой планете. Пожалуй, главным сюрпризом стали многочисленные свидетельства того, что под ледяной поверхностью Плутона скрывается жидкий океан — несмотря на то, что от его орбиты до Солнца почти шесть миллиардов километров и там по-настоящему холодно.

Толстый слой ледяных газогидратов в принципе способен обеспечить подповерхностному океану достаточно изоляции сегодня. Но почему эта вода стала жидкостью, что могло растопить лед в этих далеких и холодных частях Солнечной системы? Карвер Бьерсон (Carver Bierson) из Калифорнийского университета в Санта-Крузе и его коллеги предлагают новый ответ. Их статья опубликована в журнале Nature Geoscience.

Плутон сформировался около 4,5 миллиарда лет назад из холодного местного газа и пыли. Тяжелые радиоактивные элементы постепенно «осели» к центру, образовав ядро, и их радиоактивный распад мог растопить окружающие ледяные породы. При подобном сценарии он должен был испытать резкое сжатие, а затем медленное и слабое расширение, следы чего обязательно сохранились бы на поверхности.

На снимках New Horizons действительно можно различить трещины, свидетельствующие о том, что Плутон пережил сжатие и/или расширение. Но их же мог оставить обратный процесс — постепенное замерзание первоначальных объемов жидкости, заставившее карликовую планету расшириться. Модели предсказывают, что оно могло развиваться в два этапа: быстрое расширение в первый миллиард лет и более медленное на протяжении следующих 3,5 миллиарда лет.

Чтобы выяснить, по какому именно сценарию все происходило, Карвер Бьерсон с соавторами изучили детали поверхности Плутона, определив их возраст. По их словам, наиболее древние из трещин указывают на расширение с самых первых шагов — а значит, жидкость присутсвовала на Плутоне изначально. Источником тепла для нее мог служить сам процесс аккреции вещества на зародыш будущей планеты.

При достаточном количестве и скорости падения частиц на поверхность их ударная энергия достаточно велика. Однако для этого все должно было происходить быстро, чтобы тепло не рассеивалось в космос. По современным представлениям, образование тела размерами с Плутон в разреженных областях на периферии Солнечной системы могло занять сотни миллионов лет — чересчур долго для того, чтобы разогреть целый океан. Поэтому Бьерсон и его коллеги указывают на альтернативную модель формирования планет, предложенную несколько лет назад.

Согласно ей, долгим является первый этап, образование зародыша-планетезималя диаметром до 300 километров, после чего процесс роста происходит намного стремительнее. В таком случае 2300-километровый Плутон мог образоваться всего за 30 тысяч лет. При такой интенсивности падения пыли ее энергии могло быть вполне достаточно для того, чтобы разогреть и растопить льды, и новорожденная карликовая планета получила океан. Постепенно его поверхность замерзла, образовав изолирующий слой, расширившись и навсегда сохранив трещины.