La sonda Nuovi Orizzonti svela i segreti dei ghiacci di Plutone

Le vaste pianure di ghiaccio di azoto informalmente chiamato Sputnik Planum di Plutone - la metà occidentale del "cuore" di Plutone - stanno rivelando diversi segreti.

Gli scienziati della missione Nuovi orizzonti della NASA hanno elaborato immagini di Sputnik Planum

Sputnik Planum

facendo emergere modelli complicati, mai visti prima nelle tessiture superficiali di queste pianure glaciali. L’ inserto a sinistra sull'immagine (sopra) mostra una intensità maggiore di colori in primo piano rispetto ad una regione di pianura con diversi tratti cellulari nel mezzo di Sputnik. L'inserto di destra è una "mappa di scattering " della stessa regione. La mappa dispersione è stata creata combinando due immagini di Sputnik Planum prese in due differenti geometrie di osservazione (angoli) che la sonda Nuovi orizzonti ha sorvolato nel recente passato. Regioni chiare dell'immagine disperdono la luce in avanti preferenzialmente sui relativi, lontano dalla direzione del sole, probabilmente perché hanno una consistenza relativamente liscia. Viceversa, le regioni scure nella mappa, come dispersione, tendono a riflettere la luce solare verso il sole, probabilmente perché hanno una consistenza più ruvida. Questo punto di vista nuovo e prezioso delle pianure rivela distinti, complicati modelli all'interno delle cellule che prima non erano mai state evidenti.

La mappa dispersione rivela che, con alcune eccezioni, i centri di cellule di lava tendono ad essere lisci, mentre i bordi tendono ad essere più ruvidi e più snocciolati. I confini tra le cellule di ghiaccio in molti casi tendono ad essere ancora più luminosi e quindi più agevolmente osservabili rispetto ai centri cellulari. Questo modello è molto probabile la conseguenza del flusso convettivo che gli scienziati di Nuovi orizzonti pensano che avviene nell’azoto ghiacciato dello Sputnik Planum, dove il ghiaccio più caldo sale ai centri di cellule, viaggia verso l'esterno, e scende ai bordi, come una lampada lavica cosmica  . Esattamente come questo processo contribuisce ai modelli di stato della superficie delle cellule rimane un mistero. Pianure lisce sono occasionalmente allungate oltre i confini delle cellule, il che potrebbe indicare che il sistema convettivo è instabile e in continua evoluzione, con le cellule probabilmente a parte di scissione e a parte di ricombinazione.

'Ralph / multispettrale Visible Imaging Camera (MVIC) della sonda  Nuovi orizzonti ha ottenuto tutti i dati,poi utilizzati per creare queste immagini. L'inserto colorato a sinistra utilizza un'immagine con una risoluzione di circa 680 metri per pixel, ottenuta ad una distanza di circa 33.900 chilometri  da Plutone, circa 44 minuti prima del più vicino approccio, il 14 luglio, 2015. Due immagini sono stati utilizzate per creare la mappa di diffusione: la risoluzione del primo è di circa 495 metri per pixel, ed è stato ottenuta da una distanza di circa  24.750 chilometri da Plutone, circa 29 minuti prima dell’approccio più vicino. La risoluzione del secondo è di circa 320 metri per pixel, ed è stata ottenuta ad una distanza di circa 16.000 chilometri da Plutone, circa 18 minuti prima dell’ approccio più vicino.

Cuore di Plutone: come una lampada di lava cosmica

Come una lampada di lava cosmica, una gran parte della superficie ghiacciata di Plutone

Le montagne ghiacciate di Plutone

viene costantemente rinnovata da un processo chiamato convezione che sostituisce i vecchi ghiacci superficiali con materiale fresco.

La superficie di Plutone                                                                                                                               Gli scienziati della missione Nuovi orizzonti della NASA hanno usato il cosidetto state-of-the-art di simulazioni al computer per dimostrare che la superficie della grande pianura chiamato informalmente Sputnik Planum di Plutone è coperta  da "cellule" ghiacciate in ribollimento che sono geologicamente giovani e da un ribaltamento causato da un processo chiamato convezione. La scena di cui sopra, che è di circa 400 chilometri in tutto, utilizza i dati della Ralph / multispettrale Visible Imaging Camera (MVIC) di Nuovi orizzonti, che  sono stati riuniti il 14 luglio 2015. La combinazione di modelli di computer con i dati topografici e compositivi raccolte la scorsa estate dalla navicella Nuovi orizzonti della NASA, ha consentito ai membri del team di New Horizons di determinare la profondità di questo strato di ghiaccio solido di azoto entro una caratteristica distintiva,denominata "cuore" di Plutone - una grande pianura informalmente conosciuto come Sputnik Planum - e la velocità con la quale il ghiaccio sta scorrendo. "Per la prima volta, siamo in grado di determinare ciò che sono davvero sono questi strani lividi sulla superficie ghiacciata di Plutone- questo ha detto William McKinnon, Washington University di St. Louis scienziati della missione- utilizzando state-of-the-art simulazioni al computer per dimostrare che la superficie dello Sputnik Planum è coperta di ghiaccio, sfornando, "cellule" convettive  da 16 a 48 chilometri, attraverso, e meno di un periodo pari ad un milione di anni . I risultati offrono ulteriori indizi di una geologia insolita

e molto attiva su Plutone e, forse, di altri organismi planetari e non, come sono alla periferia del sistema solare . "Abbiamo trovato la prova che anche su un lontano pianeta freddo a miliardi di miglia dalla Terra, non c'è energia sufficiente per l'attività geologica vigorosa, finché si dispone 'la roba di destra,' che significa qualcosa di morbido e flessibile come l'azoto solido."                                                                                                                                         McKinnon e colleghi ritengono che il modello di queste cellule deriva dalla convezione termica lenta dei ghiacci di azoto dominanti che riempiono Sputnik Planum. Un serbatoio che è probabile dovrebbe svilupparsi, in alcuni punti, a diversi chilometri di profondità: l'azoto solido viene riscaldato dal calore interno, modesto di Plutone e, diventa capace di galleggiare e si alza in grandi macchie - come una lampada di lava - prima di rinfrescarsi e affondare di nuovo per rinnovare il ciclo. I modelli al computer  mostrano che il ghiaccio deve essere profondo, solo poche miglia affinché questo processo avvenga, e che le cellule di convezione sono molto ampie. I modelli mostrano anche che queste macchie di ribaltamento di azoto solido possono lentamente evolvere e si fondono nel corso di milioni di anni. Creste che segnano dove si sono raffreddati i ghiacci di azoto,che poi sprofondano di nuovo verso il basso e possono essere pizzicati fuori e abbandonati, con conseguente forme di Y o delle caratteristiche a forma di X in incroci dove convergono tre o quattro cellule di convezione.                                                                                                                                                "Sputnik Planum è una delle più sorprendenti scoperte geologiche in oltre 50 anni di esplorazione planetaria, -ha detto Alan Stern del Southwest Research Institute, Boulder, Colorado Principal Investigator di  Nuovi orizzonti - e la constatazione, operata  da McKinnon e altri sul nostro team scientifico, che questa vasta area, più grande del Texas e dell’Oklahoma combinati - viene creato da correnti di convezione di ghiaccio è tra le più spettacolari della missione Nuovi orizzonti. Questi moti convettivi superficie sono della media di pochi centimetri all'anno - veloce circa quanto crescono le unghie - il che significa che le cellule riciclano le loro superfici ogni 500.000 anni o giù di lì. Mentre lento orologi umani, è una clip veloce su scale temporali geologiche."Questa attività probabilmente contribuisce -ha detto McKinnon - a sostenere l'atmosfera di Plutone aggiornando continuamente la superficie del 'cuore'. Non ci sorprenderebbe di vedere questo processo su altri pianeti nani nella fascia di Kuiper. Si spera, che avremo la possibilità di scoprire un giorno con future missioni di esplorazione ". Nuovi orizzonti potrebbe anche potenzialmente dare uno sguardo ravvicinato a un più antico oggetto più piccolo, molto più lontano nella fascia di Kuiper - la regione a forma di disco oltre l'orbita di Nettuno che viene stimata debba contenere comete, asteroidi e altri piccoli corpi ghiacciati. Nuovi orizzonti ha volato attraverso il sistema di Plutone il 14 luglio 2015, rendendo le primi vicine osservazioni di Plutone e la sua famiglia di cinque lune. La sonda è in corsa per un ultra-stretto sorvolo su un altro oggetto (2014 MU69) che si trova nella fascia di Kuiper, il 1 gennaio 2019, in attesa di approvazione di un ulteriore finanziamento della NASA, per  questa estensione della missione.