Data fra New Horizons mission tyder på, at et vand-ishav ligger under Plutos hjerteformet bassin

Under Plutos "hjerte" ligger en forkølelse, sjusset hav af vandis, ifølge data fra NASAs New Horizons-mission. I et papir offentliggjort i dag i tidsskriftet Natur , New Horizons-holdet, herunder forskere fra MIT, rapporterer, at dværgplanetens mest fremtrædende overfladetræk - et hjerteformet område ved navn Tombaugh Regio - kan rumme en svulmende, tyktflydende, flydende hav lige under overfladen.

Eksistensen af ​​et underjordisk hav kan løse et langvarigt puslespil:I årtier, astronomer har observeret, at Tombaugh Regio, som er Plutos lyseste region, flugter næsten nøjagtigt modsat dværgplanetens måne, Charon, i en fastlåst orientering, der har manglet en overbevisende forklaring.

En tyk, tungt hav, de nye data tyder på, kan have tjent som en "gravitationsanomali, " eller vægt, hvilket ville have stor betydning for Pluto og Charons gravitationelle tovtrækkeri. Over millioner af år, planeten ville have snurret rundt, justering af dets underjordiske hav og det hjerteformede område over det, næsten lige overfor langs linjen, der forbinder Pluto og Charon.

"Pluto er svær at gennemskue på så mange forskellige niveauer, " siger New Horizons medforsker Richard Binzel, professor i jord, atmosfæriske og planetariske videnskaber ved MIT. Binzel er også en fælles professor i rumfartsteknik og et fakultet tilknyttet MIT Kavli Institute. "Folk havde overvejet, om man kunne få et underjordisk lag af vand et eller andet sted på Pluto. Hvad der er overraskende er, at vi ville have nogen information fra en forbiflyvning, der ville give et overbevisende argument for, hvorfor der kunne være et underjordisk hav der. Pluto fortsætter bare med at overraske os."

Indslag fra en forbiflyvning

Den 19. januar, 2006, New Horizons, et rumfartøj på størrelse med et babyflygel, lanceret fra Cape Canaveral, Florida, på en ni-årig rejse til solsystemets fjerne dværgplanet. Den 14. juli 2015, sonden nærmede sig Pluto og brugte de næste tre måneder på at observere dens overflade, før den gennemførte forbiflyvningen og fortsatte videre til Kuiperbæltet.

Under dens forbiflyvning af Pluto, New Horizons indsamlede målinger af overfladeegenskaber, inklusive dimensionerne af Plutos lyse, hjerteformet område. I særdeleshed, rumfartøjet fokuserede på et cirkulært område i dets venstre "ventrikel, " ved navn Sputnik Planitia, som menes at være et kæmpe nedslagsbassin. Fra sondens målinger, Binzel og hans kolleger bestemte størrelsen og dybden af ​​Sputnik Planitia.

"Det svarer i proportional størrelse til de største bassiner på Merkur og Mars, " siger Binzel.

Forskerne fastslog, at den hjerteformede region, og Sputnik Planitia i særdeleshed, er justeret næsten nøjagtigt modsat Charon.

"New Horizons-dataene siger, at det ikke kun er modsat Charon, men det er virkelig tæt på at være næsten det modsatte, " siger Binzel. "Så vi spurgte, hvad er chancen for at det sker tilfældigt? Og det er mindre end 5 procent, at det ville være så fuldstændig modsat. Og så bliver spørgsmålet, hvad var det, der forårsagede denne tilpasning?"

Et tyktflydende hav

Det massive bassin fremstår også ekstremt lyst i forhold til resten af ​​planeten, og årsagen, New Horizons data tyder på, er, at den er fyldt med frossen nitrogenis.

Tidligere, Binzel og New Horizons-teamet havde fundet beviser på, at dette flydende nitrogen kan være konstant forfriskende, eller konvektion, som følge af et svagt sted i bunden af ​​bassinet. Dette svage punkt kan lade varme stige gennem Plutos indre for kontinuerligt at konvektionere isen, bobler det over "som kogende havregryn, " siger Binzel.

Til New Horizons-teamet, et svagt punkt i Sputnik Planitias bassin tyder på, at planetens skorpe, især i denne region, skal være ret tynd. Hvis en massiv impactor faktisk skabte bassinet, det kan også have udløst ethvert materiale under overfladen til at skubbe den tynde skorpe udad, forårsager en "positiv gravitationsanomali, "eller en tyk, tung masse, det ville have hjulpet med at tilpasse regionen i forhold til Charon.

Men hvilken slags materiale ville skabe nok af en gravitationsvægt til at omorientere planeten i forhold til dens måne? For at svare på dette, holdet henvendte sig til en geofysisk model af Plutos indre, arbejder i målinger fra rumfartøjet New Horizons.

"Pluto er lille nok til, at den næsten næsten er kølet af, men stadig har lidt varme, og det er omkring 2 procent af Jordens varmebudget, i forhold til hvor meget energi der kommer ud, " siger Binzel. "Så vi beregnede Plutos størrelse med dens indre varmestrøm, og fandt, at under Sputnik Planitia, ved disse temperaturer og tryk, du kunne have en zone af vandis, der kunne være mindst tyktflydende. Det er ikke en væske, strømmende hav, men måske slasket. Og vi fandt ud af, at denne forklaring var den eneste måde at sætte puslespillet sammen på, som synes at give nogen mening."

Et iskoldt hjerte

Ud over at være på linje med Charon, Plutos hjerte ligger næsten nøjagtigt ved ækvator - et sted, som Binzels kandidatstuderende og medforfatter Alissa Earle har fundet ud af, kan have hjulpet regionen med at holde sin tilpasning med Charon låst fast på plads.

I et separat papir, der blev offentliggjort online i september i tidsskriftet Icarus, Earle modellerede Plutos overfladetemperaturer over millioner af år og fandt ud af, at mens polerne oplever vilde temperatursvingninger, med lange kølige vintre og lige lange, varme somre, ækvator har mere moderate temperaturer. Det er fordi den cykler gennem dag- og nattetimerne ret regelmæssigt, hver tredje dag.

Earle fandt ud af, at hvis der opbygges lys is ved polerne, det smelter simpelthen væk, når sommeren vender tilbage. Men hvis den samme is dannes nær ækvator, det bliver aldrig varmt nok til at smelte væk.

"Det, der gør ækvator unik, er, hvis du sætter et lyspunkt der, fordi det aldrig bliver for varmt eller koldt, så vil lyspunktet altid forblive koldt, " siger Earle. "Hvis is samler sig ved ækvator, den kan hænge på den."

Earle modellerede regionens temperaturer over millioner af år, ser på hældningen af ​​Plutos akse, dens orientering mod solen, og dens daglige rotation. Fra alt dette, hun fandt ud af, at Sputnik Planitias indlandsis sandsynligvis har bestået i millioner af år. Den langlivede aflejring af is på Plutos "hjerte" kan også have spillet en rolle i at orientere planeten mod dens måne.

"Dette bassin har sandsynligvis været der længe og haft denne lyse isplet i meget lang tid, " siger Earl. "Og det kan have hjulpet til at få den roteret til, hvor den er i dag."