Vad ligger under Plutos iskalla hjärta? Ny forskning tyder på att det kan finnas ett salt ”Döda havet” -liknande hav som är mer än 100 kilometer tjockt.
"Termiska modeller av Plutos inre och tektoniska bevis som finns på ytan tyder på att ett hav kan existera, men det är inte lätt att sluta sig till sin storlek eller något annat om det," sade Brandon Johnson från Brown University. "Vi har kunnat sätta några begränsningar för dess tjocklek och få några ledtrådar om kompositionen."
Forskning av Johnson och hans team fokuserade Plutos ”hjärta” - en region informellt kallad Sputnik Planum, som fotograferades av rymdskeppet New Horizons under sin flyby av Pluto i juli 2015.
New Horizons huvudutredare Alan Stern kallade Sputnik Planum "en av de mest fantastiska geologiska upptäckterna på 50-åriga planeter för planeten", och tidigare forskning visade att regionen verkar ständigt förnyas av dagens iskonvektion.
Hjärtat är en 900 km bred bassäng - större än Texas och Oklahoma tillsammans - och åtminstone den västra halvan av det verkar ha bildats av en påverkan, troligtvis av ett föremål 200 kilometer över eller större.
Johnson och kollegorna Timothy Bowling från University of Chicago och Alexander Trowbridge och Andrew Freed från Purdue University modellerade inverkningsdynamiken som skapade en massiv krater på Plutos yta och tittade också på dynamiken mellan Pluto och månen Charon.
De två är tidigt låsta med varandra, vilket betyder att de alltid visar varandra samma ansikte som de roterar. Sputnik Planum sitter direkt på tidvattenaxeln som binder de två världarna. Denna position antyder att bassängen har det som kallas en positiv massanomali - den har mer massa än genomsnittet för Plutos isiga skorpa. När Charons tyngdkraft drar på Pluto, skulle det dra proportionellt mer på områden med högre massa, som skulle luta planeten tills Sputnik Planum blev i linje med tidvattenaxeln.
Så istället för att vara ett hål i marken har krateren faktiskt fyllts i igen. En del av den har fyllts i av den konvegerande kväveisen. Medan det islagret lägger till viss massa i bassängen, är det inte tillräckligt tjockt för att Sputnik Planum ska ha en positiv massa.
Resten av den massan, sade Johnson, kan genereras av en vätska som lurar under ytan.
Johnson och hans team förklarade det så här:
Som en bowlingboll som tappas på en trampolin, skapar en stor påverkan en buckla på planetens yta, följt av ett rebound. Det rebound drar material uppåt djupt i planetens inre. Om det uppvävda materialet är tätare än vad som sprängdes bort av stöten, hamnar krateret med samma massa som det hade innan stöten inträffade. Detta är ett fenomen som geologer kallar isostatisk kompensation.
Vatten är tätare än is. Så om det fanns ett skikt flytande vatten under Plutos isskal, kan det ha gett upp efter Sputnik Planum påverkan, kväll ut kratermassan. Om bassängen började med neutral massa, skulle kväveskiktet som avsatts senare vara tillräckligt för att skapa en positiv massanomali.
"Detta scenario kräver ett flytande hav," sade Johnson. ”Vi ville köra datormodeller av inverkan för att se om det här är något som faktiskt skulle hända. Vad vi fann är att produktionen av en positiv massanomali faktiskt är ganska känslig för hur tjockt havskiktet är. Det är också känsligt för hur salt havet är, eftersom saltinnehållet påverkar vattentätheten. "
Modellerna simulerade inverkan av ett objekt som är tillräckligt stort för att skapa ett bassäng med Sputnik Planums storlek som träffade Pluto med en hastighet som förväntas för den delen i solsystemet. Simuleringen antog olika tjocklekar på vattenskiktet under jordskorpan, från inget vatten alls till ett 200 km tjockt lager.
Scenariot som bäst rekonstruerade Sputnik Planums observerade storldjup, samtidigt som det producerade en krater med kompenserad massa, var ett sådant där Pluto har ett havskikt som är mer än 100 kilometer tjockt, med en salthalt på cirka 30 procent.
"Vad detta säger oss är att om Sputnik Planum verkligen är en positiv massanomali - och det verkar som om det är - måste detta havsskikt på minst 100 kilometer vara där," sade Johnson. "Det är ganska fantastiskt för mig att du har denna kropp så långt ute i solsystemet som fortfarande kan ha flytande vatten."
Johnson han och andra forskare kommer att fortsätta studera de data som skickas tillbaka av New Horizons för att få en tydligare bild Plutos spännande interiör och möjliga hav.
Ytterligare läsning: Brown University, New Horions / APL
