Темное пятно на северном полюсе Харона, известное также как Мордор, появилось из-за сверхнизких температур, периодически возникающих на поверхности спутника. Об этом рассказывает статья, опубликованная в журнале Nature Communications.
В 2015 году, когда космическая станция New Horizons приблизилась к Плутону и его спутникам, ученым удалось получить детальные фотографии Харона. На одном из изображений было видно, что часть северного полюса покрыта слоем темной красноватой пыли. Эту область исследователи неофициально назвали Мордором, в честь «черной страны» из романа «Властелин колец» британского автора Дж. Р. Р. Толкина. Астрономы предполагали, что пятно появилось в результате воздействия атмосферы Плутона, однако точного объяснения механизма возникновения отложений они предложить не могли.
Авторы новой работы на основе наблюдений построили модель изменения температур поверхности Харона в течение года, то есть одного оборота вокруг Солнца. Оказалось, что резкий контраст между зимней и летней погодой в северном полярном регионе позволяет образовываться
. Эти органические вещества синтезируются под действием ультрафиолета из простых органических соединений, таких как этан или метан, и имеют красновато-коричневый или коричневато-оранжевый цвет. Их линии поглощения часто находят в спектрах ледяных тел внешней Солнечной системы.
По мнению исследователей, Харон с помощью своей гравитации «вытягивает» из атмосферы Плутона молекулы метана и азота. Во время полярной зимы, когда северный полюс спутника спрятан от Солнца и его температура опускается ниже 25 Кельвинов (минус 248 градусов Цельсия), метан и азот попадают в ловушку, превращаясь в «снег». В течение этого периода, который может длиться более ста лет, он накапливается в Мордоре. В то же время, под действием галактических космических лучей, ультрафиолета и солнечного ветра из молекул образуются более тяжелые соединения, которые в последствии уже не покидают поверхность спутника. Затем, когда наступает «лето», температура северного полюса снова возрастает, в результате чего метан и азот испаряются. В итоге, в области Мордора остаются только тяжелые соединения, которые под действием ультрафиолетового излучения превращаются в толины. Именно они и образуют новые слои красноватого «снега».
Процесс накопления этого снега идет крайне медленно, со скоростью в 0,16 миллиметра в миллион земных лет, что означает, что текущая темная шапка Харона формировалась исключительно долго. Даже для того, чтобы в Мордоре мог скопиться слой толинов, толщиной 30 сантиметров, понадобились бы миллиарды лет. Исследователи предполагают, что этот процесс продолжается и сегодня.
Подобное красное пятно было также обнаружено и на другом спутнике Плутона, Никте, и исследователи не исключают, что здесь может играть роль тот же механизм. Однако они отмечают, что его поверхности достигает значительно меньшее количество молекул метана, поэтому процесс будет занимать в 20 тысяч раз больше времени, что делает гипотезу сомнительной.
Ранее специалисты NASA пришли к выводу, что под поверхностью Харона может скрываться океан. На изображениях Харона, полученных в июле 2015 года станцией New Horizons, видна система тектонических разломов, выраженная в виде кряжей, уступов и долин, глубина которых достигает 6,5 километров. По предположениям ученых, это свидетельствует о том, что спутник Плутона когда-то в прошлом увеличился в объеме в результате замерзания подповерхностного океана.