Ряд исследовательских работ подразумевает, что Плутон и остальные большие объекты пояса Койпера могли образоваться уже с «готовыми» океанами. Энергии при их формировании могло быть довольно для плавления льда и перевоплощения его в сверхглубокий океан под поверхностью. Этот океан просуществовал до наших дней, равномерно замерзая и вызывая видимые на снимках Плутона разломы.
Статья группы из Института Калифорнии, Санта Круз, размещенная в конце июня в Nature Geosciences, обрисовывает таковой «жаркий сценарий» формирования миниатюрных планет. Моделирование указывает, что при аккреции галлактического материала во время образовании Плутона выделилось довольно энергии для образования подповерхностного океана на ранешних шагах формирования планетки.
Представленный сценарий «жаркого старта» противоречит устоявшимся взорам на происхождение Плутона и схожих миниатюрных планет в поясе Койпера путём аккреции льда и твёрдых пород, и вероятного их следующего разогрева за счёт распада радиоактивных частей («механизм прохладного старта»). Формирование галлактических тел с размерами Плутона по такому механизму обязано было занять сотки миллионов лет. Эти тела могут содержать различные виды льда, включая водяной (N2, CO, CH4 и H2O), но существование на их водянистой фазы при «прохладном» старте разъяснить труднее.
Жидкость в устойчивом состоянии есть на поверхности единственного, не считая Земли, тела Галлактики — спутнике Сатурна Титане. При температуре −180° C на Титане заместо воды в водянистой фазе находится метан CH4. В сочетании с атмосферой из азота он обеспечивает гидрологический цикл — метановые облака, водоёмы и дождики, образуя формы рельефа, подобные земным (см. статью о геоморфологическом картировании Титана). На остальных телах Галлактики жидкость, и даже водяной лёд на поверхности неустойчивы, но вода может сохраняться под поверхностью под защитой слоя реголита, как на Марсе либо Луне. А на отдалённых телах Галлактики, за «снежной границей», молвят о способности сохранения воды под защитным слоем льда.
Довольно уверенно доказано существование подлёдных океанов на спутнике Юпитера Европе (о этом есть наиболее подробная статья) и спутнике Сатурна Энцеладе. Энергию для их существования может давать приливное взаимодействие с планетами-гигантами — оно же приводит к активному вулканизму на их спутниках.
О вероятном существовании на Плутоне водянистого океана под толстым слоем льда гласили и ранее. Но Плутон находится очень далековато от Солнца, и не является ничьим спутником. Потому источниками энергии, из узнаваемых нам, могут быть либо радиоактивный распад, либо освобождение гравитационной энергии при аккреции (формирования галлактического тела путём «слипания» галлактических тел маленьких размеров).
Эта догадка получила 1-ые инструментальные доказательства в 2015 году, по результатам съёмок поверхности Плутона аппаратом NASA New Horizons, созданным для облёта и подробного фотографирования Плутона и его спутника Харона и исследования остальных объектов пояса Койпера — области Галлактики за орбитой Нептуна, в которой находится огромное количество астероидов и миниатюрных планет вроде Плутона и Седны.
Панорама Плутона — снимки Hubble и New Horizons.
Взрывной рост исследовательских работ Плутона начался с 2015—2016 годов, когда корабль «Новейшие Горизонты», запущенный в 2006 году, в конце концов долетел до него и передал на Землю массив данных спектроскопии и съёмки в разных длинах волн. Это логично: довольно сопоставить комбинированный снимок «Хаббла» 2002—2003 года — самую подробную «карту» Плутона до 2015 года — и хотя бы обзорную панораму New Horizons. В статье 2016 года в Science размещен 1-ый подробный обзор геологии Плутона и Харона по свежайшим данным, приобретенным New Horizons.
Исследователей завлекла большая низменность около экватора, нареченная Sputnik Planum, либо Sputnik Planitia («Спутник Планиция») размером около 1000 км, без ударных кратеров, а означает, с юным рельефом, который укрыл античные следы импактных структур. Она покрыта сетью разломов и сложена свежайшим льдом с высочайшей отражающей способностью. На снимках она смотрится как огромное светлое пятно. Возможно, это большой ударный кратер. Поверхность в низине стремительно залечивается за счёт подтаивания льда и поступления снизу свежайшего материала — так же, как это происходит на Энцеладе (наиболее тщательно можно поглядеть соответственный раздел в статье). Потому следы существования океана обычно отыскивают тут либо вблизи, в разломах близлежащих «гор».
К примеру, в работе 2019 года сообщается о обнаружении аммиака NH3 в спектроскопических снимках Плутона, переданных New Horizons. Следы аммиака вкупе в водяном льде были обнаружены поблизости большого разлома под заглавием Virgil Fossae, указывающего на тектоническую активность в этом районе. Так как аммиак просто разлагается под действием ультрафиолета и галлактических лучей даже на Плутоне, он был должен образоваться на поверхности не так давно, и предположительно — в итоге деятельности криовулканов, выбрасывающих насыщенную аммиаком воду из глубины планетки через разломы. Не считая того, аммиак — естественный антифриз: он понижает температуру замерзания воды, и это расширяет спектр существования водянистой фазы (о водянистой воде на поверхности планетки с температурой -230° C, естественно, речь не идёт).
Tenzing Montes (горы Тенцинга) — самые высочайшие (3,4 км) горы на Плутоне около равнины Sputnik Planitia. Размер кадра около 500 км.
Вода при замерзании расширяется, в отличие от большинства узнаваемых веществ. Это один из главных устройств разрушения горных пород на Земле из-за морозного выветривания: вода в микротрещинах породы при сезонном замерзании и оттаивании будет расширять трещинкы, в конечном итоге раскалывая камешки. Если опосля формировании планетки под её поверхностью остаётся относительно тёплый океан, то при постепенном замерзании он будет приводить к разломам (трещинкам отрыва) на поверхности за счёт роста объёма воды. Такие разломные структуры в обилии наблюдаются на Плутоне и Хароне. Напротив, если океан появляется потом путём таяния льда, к примеру, из-за радиоактивного тепла, то объём воды в океане под поверхностью должен уменьшаться — на поверхности должны образоваться надлежащие нарушения, хорошие от трещинок отрыва. Исследователи направили внимание на то, что обратных структур сжатия практически не наблюдается даже на самых старых участках поверхности планетки. Это не исключает, что такие структуры потом были укрыты геологическим развитием, потому 1-го такового наблюдения ещё недостаточно для утверждения догадки «жаркой» планетки.
Разломы на поверхности Плутона, вызванные замерзанием подповерхностного океана. NASA/John Hopkins University.
Исследователи выполнили оценку баланса энергии при образовании Плутона. Если б вся выделившаяся при аккреции гравитационная энергия осталась снутри планетки, то этого тепла бы хватило для образования водянистого океана на самом ранешном шаге. Но значимая часть данной для нас энергии обязана была рассеяться в виде термического излучения. Толика излучённой энергии зависит от времени, которое ушло на окончательное формирование планетки. Для ответа на этот вопросец недостаточно данных, потому можно лишь оценить утраты энергии на излучение в различных сценариях (резвое либо неспешное формирование).
В целом расчёты дают такую проблему. Если Плутон сформировался стремительно, за время меньше 30 тыщ лет, он мог образоваться по «жаркому» сценарию. Если же аккреция длилась несколько 10-ов либо сотен миллионов лет, как обычно подразумевали, то разогретый материал поблизости поверхности успел бы остыть и ни для какого океана бы тепла не хватило. В этом случае — «прохладный старт». Тут тоже вероятен вариант с ранешным формированием океана: для этого на планетку должны были падать весьма большие метеоры, передавая значительную энергию сходу на огромную глубину.
Исходя из этих результатов можно представить, что и остальные большие тела пояса Койпера также могли сформироваться по «жаркому» механизму и иметь свои понемногу остывающие океаны. В самых больших из таковых объектов океаны могли сохраниться и до сего времени. Таковыми кандидатами, к примеру, выступают карликовые планетки пояса Койпера Эрис и Макемаке. Это дозволяет астробиологам включить такие экзотичные объекты в сферу поисков жизни за пределами Земли.