Długo podejrzewano, że czerwona plama pokrywająca biegun północny Charona (znana jako Mordor Macula), zawdzięcza swój kolor obecności metanu wychwyconego z powierzchni Pluta, który na przestrzeni czasu powoli wypalał się w świetle ultrafioletowym Słońca. Jak się okazuje, te założenia nie były dalekie od prawdy.
Nowe badania nie dość, że rozwikłały tajemnicę barwy bieguna północnego Charona, to pozwoliły lepiej zrozumieć relację księżyca z Plutonem. To wszystko nie byłyby jednak możliwe, gdyby sonda New Horizons nie dostarczyła lata temu szczegółowych danych na temat obiektów.
Sekret czerwieni na księżycu Plutona
Czerwień nie jest niezwykłym kolorem w przypadku planet bogatych w żelazo, takich jak Ziemia czy Mars. Na zamarzniętych, zewnętrznych rubieżach Układu Słonecznego czerwień wskazuje raczej nie na obecność żelaza, a zróżnicowanej grupy związków smolistych zwanych tholinami.
Tholiny powstają z prostych związków organicznych. Na Plutonie, gdzie między innymi występują, powstały najpewniej z metanu, po tym gdy zaabsorbowały specyficzny odcień światła UV, z linii Lyman-alfa. To właśnie one nadają rdzawy kolor dużej części powierzchni planety karłowatej, którą nota bene New Horizons sfotografowała w wysokiej rozdzielczości.
Dla naukowców niespodzianką było to, że rdzawy kolor dostrzeżono i na Charonie, księżycu Plutona. Przypuszczano, że wynika on z tego, iż metan może powoli przenikać z Plutona na Charona. Nie wiedziano jednak, ile czasu byłoby potrzebne, aby gaz osiadł na powierzchni Charona i zamarzł, by w końcu utworzyć charakterystyczną plamę o rozmytych granicach, a nie granicach wyraźnie zaznaczonych.
Częścią problemu jest walka między słabą grawitacją Charona a zimnym światłem odległego Słońca. Choć światło to jest słabe, wiosenny świt mógłby wystarczyć, aby roztopić metanowy szron i sprawić, by ten odparował z powierzchni. Aby sprawdzić, co tak naprawdę się w tej kwestii z Charonem dzieje, naukowcy z SwRI przeprowadzili komputerowe symulacje. W ten sposób odkryli, że sekretem zanikających granic czerwonej plamy na biegunie Charona może być wybuchowa natura nadejścia wiosny.
Coś, za czym stoją procesy bardziej złożone, niż sądzono
Stosunkowo nagłe cieplenie bieguna północnego księżyca ma miejsce na przestrzeni kilku lat. Mowa o krótkim czasie, albowiem okres orbitalny Plutona i jego księżyców wokół Słońca wynosi 248 lat. Podczas tego okresu na jednym z biegunów wyparowuje szron metanowy o grubości zaledwie kilkudziesięciu mikronów, a na drugim się osadza.
Badania pokazały, że te szybkie przemiany są zbyt szybkie, aby zamrożony metan mógł pochłonąć wystarczająco światła UV Lyman-alfa i stać się tholinem. Okazało się jednak, że na biegunie północnym Charona z metanu powstaje etan.
„Etan jest mniej lotny niż metan i pozostaje zamarznięty na powierzchni Charona długo po wiosennym wschodzie słońca.”, powiedział planetolog Ujjwal Raut, główny autor pracy poświęconej nowym badaniom. „Ekspozycja na wiatr słoneczny może przekształcić etan w trwale czerwonawe osady powierzchniowe, przyczyniając się do powstania czerwonej czapki Charona.”
Sam etan jest bezbarwny, jednakże promieniowanie słoneczne może generować z coraz dłuższe łańcuchy węglowodorów, które przyczyniałyby się do istnienia czerwonej czapki na biegunie północnym Charona. Dalsze testy laboratoryjne mogą pomóc ugruntować tę hipotezę. Jedno jest jednak pewne – rdzawa plama Charona jest znacznie bardziej złożona, niż mogłoby się wydawać.
Źródło: SwRI, fot. tyt. NASA/JHUAPL/SwRI