Mysteriet om Plutos bankende hjerte

Pluto

Den venstre 'lap' af Plutos hjerteformede træk er en 600 kilometer bred (1.000 kilometer) isslette kendt som Sputnik Planitia. (Billedkredit: NASA/JHUAPL/SwRI)



Paul Sutter er astrofysiker hos Ohio State University og chefforsker ved COSI videnskabscenter . Sutter er også vært for Spørg en rummand , RealSpace og COSI Science nu . Han bidrog med denne artikel til demokratija.eu's Expert Voices: Op-Ed & Insights.



Jeg ved ikke om dig, men jeg var chokeret, da NASA's New Horizons-mission sendte sit første parti billeder i høj opløsning af Plutos overflade tilbage.

Det chok kom ikke kun fordi præstationen var så monumental - missionen formåede trods alt at kaste et rumskib til den fjerne kant af solsystemet i titusinder af miles i timen - men også på grund af den utrolige kompleksitet og subtilitet udstillet i den kolde lille verden. [Fantastisk Pluto skinner i bedste nærbilleder endnu (foto, video)]

Jeg elsker Pluto



Dybe kløfter, overlappende kratere, bjergkæder, næsten funktionløse sletter og nuancer af pink, rød og sort krydser Plutos overflade. Det er en verden af ​​overraskelser, med hundrede spørgsmål besvaret og tusind flere stillede.

Og selvfølgelig er dværgplaneten vært for den nu ikoniske hjerteformede funktion: Tombaugh Regio. Plutos hjerte strækker sig over tusinde kilometer (620 miles), den østlige halvdel smuldrede med opløftet terræn og skrøbelige bjerge, den vestlige halvdel glat og slet.

Inden jeg fortsætter med at beskrive denne utrolige funktion, skal du tage et øjeblik til at stoppe op og reflektere over det faktum, at Pluto, en verden, der var ukendt for mennesker i årtusinder, og som kun kan identificeres som et lille stykke lys efter det blev opdaget, nu afsløres i al sin undren og herlighed. Mennesker giver navne til vartegn fyrre gange længere fra solen end Jorden er. Det er lidt fantastisk.



Men jeg afviger. Hvad sker der med Plutos hjerte? Hvordan og hvornår dannede det sig?

Bevægelse af det (frosne) hav

Siden denne flyby i juni 2015 har New Horizons-rumfartøjet sendt sine hårdt vundne data tilbage til Jorden. Og ivrige astronomer og planetariske geologer har sultent forbrugt informationen og billederne og søgt efter spor til oprindelsen og driften af ​​Plutos nu berømte indslag.

Og hvilken godbid de fik.



Disse bjerge i den østlige halvdel af Tombaugh Regio? De er lavet af is - vandis. God gammel H20, nedkølet til en temperatur på 40 kelvin (minus 230 grader Celsius eller minus 390 grader Fahrenheit), er bogstaveligt talt lige så stærk som sten. Det er stærkt nok til at bygge bjergkæder lige så høje som Himalaya.

Planetgeologer tror, ​​at under Plutos frosne nitrogenskorpe er en kappe med vandis , og det ser ud til, at kappen i denne region af hjertet har bragt igennem og skabt et blandet rod af bjerge, kampesten og kaotisk terræn.

Dette østlige kompleks står i skarp kontrast til de næsten karakterløse sletter med frosset nitrogen, der dominerer den vestlige halvdel af Tombaugh Regio, kaldet Sputnik Planitia . Men detaljerede billeder af sletten afslører et mistænkeligt sekskantet mønster: I kryds og tværs af det frosne nitrogen som en fantastisk kold bikube, er isen segmenteret, med dybe sprækker, der adskiller blokke af glacialt nitrogen.

Sekskanterne afslører hjertets hemmelighed; de er signaturerne for væskens overførsel af varme fra den ene side til den anden, kaldet konvektion processer. Sådanne processer forekommer overalt, hvor en væske opvarmes ujævnt, fra solen til en tekedel. Denne konvektion betyder, at noget under Sputnik Planitia er varmere end 40 kelvin, og det får den store slette af frosset nitrogen til langsomt at vælte i løbet af millioner af år.

Forskere ser flere beviser for bevægelse i den glaciale masse end kun konvektionscellerne. Kan du huske de vandisbjerge? Nogle gange bryder de gennem geologisk aktivitet og falder ned på sletterne. Selvom den er hård som sten, er vandisen mindre tæt end nitrogenisen, der dominerer sletten, så gigantiske kampesten, der er halvt så store som bjerge, flyder bogstaveligt talt på den store pool af Sputnik Planitia.

Flydende isbjerge - lad det vidunderlige imponere dig et øjeblik.

I løbet af tusinder af år, efterhånden som det frosne nitrogen hæver og flyder på glaciale tidsskalaer, klipper vand-isklodser sig fast i revnerne blandt konvektionscellerne. Dette producerer en skrotplads af forladt, uønsket is - et tegn på et levende, 'bankende' hjerte.

Det mærkelige polygonformede terræn på Pluto kan ses tydeligt på højre side af dette billede taget af NASA

Det mærkelige polygonformede terræn på Pluto kan tydeligt ses på højre side af dette billede taget af NASAs New Horizons-rumfartøj under dets historiske flyby den 14. juli 2015. Forskere siger, at de mærkelige former er tegn på geologisk aktivitet fra kvælende nitrogenis, der kan ændre Plutos ansigt over tid.(Billedkredit: NASA/JHUAPL/SwRI)

Under isen

Denne konstante gnidning betyder, at Sputnik Planitia er ung i forhold til resten af ​​Plutos overflade. Og faktisk har forskere ikke spottet et eneste krater på Sputnik Planitias overflade. Andre steder på Pluto og dens måne Charon prikker kratere landskabet. Dette er tegn på meteoriske påvirkninger gennem disse verdeners milliarder af år med ikke-så ensom eksistens i udkanten af ​​solsystemet.

Hvor ungt er hjertet? Forskere ved det ikke. Overfladen kan forfriske sig selv og slette lejlighedsvis krater hvert hundrede tusinde år eller hvert hundrede millioner år. Det er bestemt 'gammelt' i menneskelige termer, men ungt for astronomiske tidsskalaer, og det matcher de geologiske tidsskalaer for pladetektonik her på Jorden.

Plutos mysterier er dog ikke kun huddybe. Denne iskolde verden er mindre end Jordens måne, men noget holder Pluto varm gennem evighederne. Der må være nogle henfaldsprocesser eller en slags restvarme fra dværgplanetens dannelse, der aktiverer Sputnik Planitia og holder sin nitrogenis i gang. Hvorfor frøs Planitia ikke bare fast for længe siden, som så mange andre objekter i solsystemet?

På dette stadie af forståelse er det simpelthen et mysterium, og det mysterium bliver endnu mere mystisk, jo dybere forskere ser. Forskere er ikke 100 procent sikre - som for de fleste ting inden for astronomi - hvordan Tombaugh Regio dannede sig i første omgang, men det mest sandsynlige scenario er, at en massiv slagkraft slog ind i den nydannede dværgplanet i solsystemets tidlige dage.

Ifølge dette scenarie spredte denne påvirkning affald i nærheden af ​​Pluto, hvor materialet til sidst koaleserede ind i Charon og de andre måner. Og den samme påvirkning efterlod et massivt sår i siden af ​​den unge Pluto, revner den spirende nitrogenskal som et æg og efterlod opløftede isbjerge på den ene side og et permanent bassin på den anden. [ Se: Pluto's Secret Ocean ]

Denne funktion blev aldrig helt helet ifølge dette scenario. Vægten af ​​yderligere nitrogensne pressede bassinet, og tyngdekraftsinteraktioner med Charon roterede Pluto, så såret lå i den mest skyggefulde del af verden. Så længe Plutos kerne holdt sig varm, ville Sputnik Planitia fortsætte sin langsomme, kolde stege.

Jeg har gemt den bedste del til sidst. For at ovenstående scenario kunne fungere, i Plutos tidlige dage, måtte dværgplaneten have haft et flydende vandhav under sin iskolde skorpe. Og omhyggelige observationer af Plutos rotation sammen med den stærke kendsgerning, at dværgplaneten åbenbart stadig er noget varm, har fået mange planetariske geologer til at konkludere, at der stadig kan være et lag flydende vand lige under overfladen.

Det er rigtigt. I dag. Lige nu. Der er en meget reel mulighed for et hav under overfladen inden for Pluto.

Hvordan kan dette flydende hav være muligt? Desværre kan det tage en anden sonde at finde ud af det.

Lær mere ved at lytte til afsnittet 'Hvad har nye horisonter lært om Pluto?' på podcasten Ask a Spaceman, tilgængelig den iTunes og på nettet kl http://www.askaspaceman.com . Tak til romerobryan83 for de spørgsmål, der førte til dette stykke! Stil dit eget spørgsmål på Twitter ved hjælp af #AskASpaceman eller ved at følge Paul @PaulMattSutter og facebook.com/PaulMattSutter .

Følg os @Spacedotcom , Facebook og Google+ . Original artikel om demokratija.eu .