Планетологи з'ясували, що процеси теплової конвекції в азотному льодовику, які посилюються за рахунок сублімації, дійсно здатні створити незвичайний осередок візерунку на поверхні льоду, який спостерігається на Равнині Супутника на Плутоні. За розрахунками вчених на карликовій планеті ці процеси йдуть вже не менше одного мільйона років, що узгоджується з даними автоматичної станції New Horizons. Стаття опублікована в журналі.
Сублімація льоду - це один з типових геологічних процесів, що відповідають за формування елементів рельєфу поверхні деяких тіл Сонячної системи. Зокрема, сублімація вуглекислого льоду створила ряд западин в південній полярній шапці Марса, а у високогірних регіонах Землі, таких як Чилійські Анди, спостерігаються незвичайні утворення - пенітенти («каються грішники»), що утворюються за рахунок сублімації снігу.
Передбачається, що сублімація льоду відіграє важливу роль у формуванні поверхні Плутона, де можуть діяти кліматичні цикли, пов'язані з конденсацією і сублімацією азотного льоду. Його найбільші запаси зосереджені в «серці» карликової планети - великому льодовику Регіон Томбо, шириною близько однієї тисячі кілометрів, який спостерігався в квітні 2015 року автоматичною станцією New Horizons. Знімки, отримані апаратом, виявили незвичайну полігональну поверхню льодовика в області Рівнини Супутника, природа якої стала предметом інтересу вчених.
Група планетологів на чолі з Адрієном Морісоном (Adrien Morison) з Ексетерського університету опублікувала результати моделювання впливу сублімації на структуру шару азотного льоду, де йдуть процеси теплової конвекції, товщиною 5 кілометрів. Вчені використовували код твердотільної конвекції StagYY і провели розрахунки для різних значень числа Релея і контрасту в'язкості, припускаючи для простоти ньютонівську реологію. Атмосфера розглядалася як оболонка, яка дає однорідні граничні умови до шару льоду, рівномірна сублімація якого вела до падіння температури його поверхні. У моделях розглядався часовий період менше ста тисяч років. Вчених цікавило, в яких випадках на поверхні буде створюватися структура з плоских багатокутників, обмежених вузькими западинами.
Виявилося, що процеси конвекції, яким сприяє сублімація льоду, дійсно здатні створювати спостережувані полігональні структури. Для цього потрібно або значення теплового потоку біля основи шару льоду в 0,3 міліватта на квадратний метр, що в 10 разів менше, ніж вважалося раніше, або в 30 разів більший контраст в'язкості, ніж значення, що використовувалося в роботі. Багатокутна структура, що виникає в результаті реорганізації первинних конвективних нестабільностей, таких як дрібні шлейфи і низхідні потоки, може формуватися протягом декількох десятків або сотень тисяч років. У випадку Рівнини Супутника ці процеси тривають не менше одного мільйона років, що узгоджується з даними спостережень.
Вчені вважають, що процеси, що йдуть в азотному льодовику Плутона, більше схожі на ті, які діють в земних океанах, ніж на ті, які йдуть на крижаних супутниках Юпітера або Сатурна. На інших тілах Сонячної системи, таких як Тритон, Умбріель, Еріда або Макемаке, також можуть діяти вищеописані процеси - для цього необхідна наявність великих запасів льоду (N2, CO, CO2 або CH 4) з низькою в'язкістю.
Про всі відкриття, зроблені New Horizons, можна дізнатися у нас на сайті в окремій темі.