ENG: In 2015, when NASA’s New Horizons spacecraft encountered the Pluto-Charon system, the Southwest Research Institute-led (SwRI) science team discovered interesting, geologically active objects instead of the inert icy orbs previously envisioned. An SwRI scientist has revisited the data to explore the source of cryovolcanic flows and an obvious belt of fractures on Pluto’s large moon Charon. These new models suggest that when the moon’s internal ocean froze, it may have formed the deep, elongated depressions along its girth but was less likely to lead to cryovolcanoes erupting with ice, water and other materials in its northern hemisphere.
New ice forming on the inner layer of the existing ice shell can also stress the surface structure. To better understand the evolution of the moon’s interior and surface, Rhoden modeled how fractures formed in Charon’s ice shell as the ocean beneath it froze. The team modeled oceans of water, ammonia or a mixture of the two based on questions about the makeup. Ammonia can act as antifreeze and prolong the life of the ocean; however, results did not differ substantially.
When fractures penetrate the entire ice shell and tap the subsurface ocean, the liquid, pressurized by the increase in volume of the newly frozen ice, can be pushed through the fractures to erupt onto the surface. Models sought to identify the conditions that could create fractures that fully penetrate Charon’s icy shell, linking its surface and subsurface water to allow ocean-sourced cryovolcanism. However, based on current models of Charon’s interior evolution, ice shells were far too thick to be fully cracked by the stresses associated with ocean freezing.
The timing of the ocean freeze is also important. The synchronous and circular orbits of Pluto and Charon stabilized relatively early, so tidal heating only occurred during the first million years. Fractures in the ice shell may be the initiation points of these canyons along the global tectonic belt of ridges that traverse the face of Charon, separating the northern and southern geological regions of the moon. If additional large extensional features were identified on the hemisphere not imaged by New Horizons, or compositional analysis could prove that Charon’s cryovolcanism originated from the ocean, it would support the idea that its ocean was substantially thicker than expected.
RO: În 2015, atunci când nava spațială New Horizons a întâlnit sistemul Pluto-Charon, echipa științifică condusă de Southwest Research Institute (SwRI) a descoperit obiecte interesante, active din punct de vedere geologic, în loc de sferele de gheață inerte imaginate anterior. Un om de știință de la SwRI a revizuit datele pentru a explora sursa fluxurilor criovolcanice și o centură evidentă de fracturi pe Charon, luna mare a lui Pluto. Aceste noi modele sugerează că, atunci când oceanul intern al lunii a înghețat, este posibil să fi format depresiunile adânci și alungite de-a lungul circumferinței sale, dar a fost mai puțin probabil să conducă la erupții de criovolcani cu gheață, apă și alte materiale în emisfera sa nordică.
Noua gheață care se formează pe stratul interior al învelișului de gheață existent poate, de asemenea, să tensioneze structura de suprafață. Pentru a înțelege mai bine evoluția interiorului și a suprafeței lunii, Rhoden a modelat modul în care s-au format fracturile în cochilia de gheață a lui Charon pe măsură ce oceanul de sub ea a înghețat. Echipa a modelat oceane de apă, amoniac sau un amestec dintre cele două, pe baza întrebărilor legate de alcătuirea acestora. Amoniacul poate acționa ca un antigel și poate prelungi viața oceanului; cu toate acestea, rezultatele nu au fost substanțial diferite.
Atunci când fracturile pătrund în întregul înveliș de gheață și ating oceanul subteran, lichidul, presurizat de creșterea volumului gheții nou înghețate, poate fi împins prin fracturi pentru a erupe la suprafață. Modelele au căutat să identifice condițiile care ar putea crea fracturi care să penetreze complet învelișul de gheață al lui Charon, făcând legătura între suprafața sa și apa din subsol pentru a permite criovolcanismul de origine oceanică. Cu toate acestea, pe baza modelelor actuale ale evoluției interioare a lui Charon, cochiliile de gheață erau mult prea groase pentru a fi complet fisurate de tensiunile asociate cu înghețarea oceanului.
Momentul în care a avut loc înghețarea oceanului este, de asemenea, important. Orbitele sincrone și circulare ale lui Pluto și Charon s-au stabilizat relativ devreme, astfel încât încălzirea prin maree a avut loc doar în primul milion de ani. Fracturile din învelișul de gheață pot fi punctele de inițiere a acestor canioane de-a lungul centurii tectonice globale de creste care traversează fața lui Charon, separând regiunile geologice nordice și sudice ale lunii. În cazul în care pe emisfera care nu a fost imaginată de New Horizons ar fi identificate alte caracteristici extensionale de mari dimensiuni sau dacă analiza compozițională ar putea dovedi că criovolcanismul lui Charon își are originea în ocean, s-ar susține ideea că oceanul său a fost substanțial mai gros decât se aștepta.
Source (Southwest Research Institute, “SwRI models explain canyons on Pluto moon”)
Paper: Rhoden, A.R., Rudolph, M.L. and Manga, M., 2023. The challenges of driving Charon’s cryovolcanism from a freezing ocean. Icarus, 392, p.115391.
