Paisaje sublime. El nuevo modelo explica las llanuras esféricas de Plutón

Las expectativas de geología activa en Plutón eran bastante bajas hasta la llegada de la sonda New Horizons. Pero las fotos devueltas del planeta enano revelaron un mundo de montañas, cadenas montañosas տար … cosas esféricas extrañas que no tienen un análogo terrestre obvio. Una de las rarezas más llamativas fue la llanura Sputnik Planitia, que estaba llena de hielo de nitrógeno y dividida en valles poligonales divididos en valles de decenas de metros de profundidad.

Los científicos encontraron rápidamente una explicación parcial para estas estructuras: la convección, donde las diferencias térmicas conducen a burbujas de hielo de nitrógeno más profundas y cálidas a un material más blando. El problema es que el planeta no tiene fuentes obvias de calor en el fondo. Ahora, sin embargo, un equipo de investigadores europeos sugiere que la convección puede ser causada por la congelación de la superficie más que por el calor interno del planeta. El secreto es sublimar los vapores directos del hielo de nitrógeno.

Falta de calor

Es difícil explicar la formación de cuerpos pequeños y helados como Plutón, ya que los científicos esperan que no tengan las fuentes de calor que impulsan la tectónica de placas como lo hacen en la Tierra. Estos cuerpos helados son lo suficientemente pequeños como para que el calor de su colisión con el planeta enano se haya disipado hace mucho tiempo. Y no tienen suficientes materiales metálicos para que los radioisótopos proporcionen calor constante. Algunas excepciones, como Europa նց Encelado, se calientan por interacciones gravitacionales con los planetas gigantes que orbitan, pero esta tampoco es una opción para Plutón.

Como tal, es difícil encontrar una gran fuente de calor que todavía esté presente miles de millones de años después de la formación del Sistema Solar. Y ese es un problema con la idea de convección. Aquí en la Tierra, la convección interna del planeta se debe al calor que emana del núcleo del planeta. Y esa convección, a su vez, impulsa la actividad volcánica a la superficie. Sin ese calor, es difícil ver cómo la convección puede producir las propiedades que vemos en Plutón.

La idea del equipo europeo era que el calor no es absolutamente necesario para realizar la convección. Más bien, es la diferencia de temperatura lo que es posible (junto con la capacidad del material para deformarse). Por tanto, enfriar la superficie puede ser tan eficaz como calentar el interior.

Y había un candidato claro para eso. Cuando se calienta con el sol, una pequeña cantidad de hielo de nitrógeno se evaporará en un gas en un proceso llamado sublimación. Mientras tanto, las moléculas de nitrógeno que salen llevan parte del calor del hielo con ellas, proporcionando una pequeña cantidad de enfriamiento. No es mucho en un átomo, pero Sputnik Planitia es una vasta extensión de hielo que tuvo miles de millones de años para sublimarse.

Además, los investigadores ya han explicado otras características de Plutón. puede ocurrir por sublimación.

Modelo sublime

Obviamente, no podemos simplemente ir a Plutón para averiguar si el nitrógeno se sublima desde la superficie. Entonces, en cambio, el equipo de investigación construyó un modelo de convección, utilizando las propiedades del hielo de nitrógeno, algunos de los valores físicamente probables de la cantidad de energía disponible. En otros casos, variaron a lo largo del rango para ver qué valores podrían conducir a diferentes comportamientos.

Como primera prueba, lanzaron su modelo usando sublimación para proporcionar una diferencia en la temperatura del hielo; lanzaron la segunda versión del modelo, que simplemente proporcionó un gradiente de temperatura al hielo. En el último caso, se formaron polígonos, pero eran diferentes de lo que vemos en Plutón. Probablemente lo más importante fue que sus puntos altos no estaban en el centro, sino cerca de los bordes de los polígonos. Por el contrario, cuando se utilizó la sublimación, las cosas eran muy similares a Plutón.

Al experimentar con diferentes parámetros, el equipo pudo encontrar que los materiales de alta viscosidad se detienen al final porque aparece menos material fresco en la superficie. A viscosidades extremadamente bajas, el modelo finalmente no puede formar áreas con un contraste significativo entre ellas, por lo que no se ven límites.

La observación del desarrollo de los polígonos muestra que surgen gradualmente de la inestabilidad de la convección accidental y luego se remodelan gradualmente en fondos en forma de hoja que forman los lados de los polígonos. De manera similar, las plumas pequeñas se condensan gradualmente en una sola cresta grande que forma el círculo central de la pluma.

Sin embargo, la medida en que este sistema puede funcionar depende de los detalles de la órbita de Plutón, detalles que cambian a lo largo de millones de años. Por lo tanto, es posible que estas características se hayan formado y destruido varias veces en la historia del planeta enano.

Naturaleza:, 2021. DOI: 10.1038 / s41586-021-04095-w: (Acerca de los DOI:):