Ученые определили возможный источник «красной шапки» Харона

Это первое в истории описание динамической метановой атмосферы Харона с использованием новых экспериментальных данных дает захватывающий взгляд на происхождение красного пятна на луне.

«До «Новых горизонтов» лучшие изображения Плутона с телескопа Хаббл показывали только нечеткое пятно отраженного света», — сказал Рэнди Гладстон из Юго-Западного исследовательского института, член научной группы «Новые горизонты». «В дополнение ко всем захватывающим особенностям, обнаруженным на поверхности Плутона, пролет выявил необычную особенность Харона — удивительную красную шапку с центром на северном полюсе».

Вскоре после встречи в 2015 году ученые New Horizons предположили, что красноватый «толиноподобный» материал на полюсе Харона может быть синтезирован ультрафиолетовым светом, разрушающим молекулы метана. Их захватывает после побега с Плутона, а затем замораживает в полярных регионах Луны долгими зимними ночами. Толины представляют собой липкие органические остатки, образующиеся в результате химических реакций, питаемых светом, в данном случае ультрафиолетовым свечением Лайман-альфа, рассеянным межпланетными молекулами водорода.

«Наши результаты показывают, что резкие сезонные всплески разреженной атмосферы Харона, а также свет, разрушающий конденсирующийся метановый иней, являются ключом к пониманию происхождения красной полярной зоны Харона», — сказал доктор Уджвал Раут из Юго-Западного исследовательского института, ведущий автор статьи в журнале Science Advances. «Это один из самых наглядных и ярких примеров взаимодействия поверхности и атмосферы, которые до сих пор наблюдались на планетарном теле».

Команда реалистично воспроизвела условия поверхности Харона в новом Центре лабораторных астрофизических и космических научных экспериментов (CLASSE) Юго-Западного исследовательского института, чтобы измерить состав и цвет углеводородов, образующихся в зимнем полушарии Харона, когда метан замерзает под свечением Лайман-альфа. Команда ввела измерения в новую атмосферную модель Харона, чтобы показать, что метан распадается на остатки на северном полярном пятне Харона.

«Новые эксперименты нашей группы по динамическому фотолизу установили новые ограничения на вклад межпланетного Лайман-альфа в синтез красного вещества Харона», — сказал Раут. «В нашем эксперименте метан конденсировался в камере сверхвысокого вакуума под воздействием фотонов Лайман-альфа, чтобы с точностью воспроизвести условия на полюсах Харона».

Ученые Юго-Западного исследовательского института также разработали новую компьютерную симуляцию для моделирования тонкой метановой атмосферы Харона.

«Модель указывает на «взрывные» сезонные пульсации в атмосфере Харона из-за экстремальных изменений условий во время долгого путешествия Плутона вокруг Солнца», — сказал Бен Теолис.

Команда ввела результаты сверхреалистичных экспериментов Юго-Западного исследовательского института в атмосферную модель, чтобы оценить распределение сложных углеводородов, возникающих в результате разложения метана под воздействием ультрафиолетового света. Модель имеет полярные зоны, в основном производящие этан, бесцветный материал, который не придает красноватого оттенка.

«Мы думаем, что ионизирующее излучение солнечного ветра разлагает приготовленный Лайман-альфа полярный иней, чтобы синтезировать все более сложные, более красные материалы, ответственные за уникальное альбедо на этой загадочной луне», — сказал Раут. «Этан менее летуч, чем метан, и остается замороженным на поверхности Харона еще долго после весеннего восхода солнца. Воздействие солнечного ветра может превратить этан в стойкие красноватые поверхностные отложения, создающие красную шапку Харона».

«Команда намерена исследовать роль солнечного ветра в формировании красного полюса», — сказал доктор Джош Каммер из Юго-Западного исследовательского института, который заручился постоянной поддержкой программы НАСА по анализу данных «Новые рубежи».