Исследователи провели компьютерное моделирование для изучения изменения температуры на Хароне, спутнике Плутона. Цель — понять причины древней активности Харона, где вместо лавы выделялись вода и замерзающие вещества (криовулканизм). Для этого был использован код IcyDwarf, который моделирует эволюцию ледяных небесных тел, включая выделение веществ, способствующих криовулканизму.
Особенности поверхности Харона явно указывают на его вулканическое прошлое. Особенно это видно по разнице между южной равниной Вулкан Планиция, которая выглядит более гладкой и имеет меньше кратеров, и сильно изрытой кратерами северной возвышенностью Оз Терра. Эти регионы разделяет уступ Серенити Чаcма. Подсчёт кратеров показывает, что поверхность Вулкан Планиция обновилась 4 ± 1 миллиарда лет назад. Однако предыдущие модели предполагали, что подлёдный океан Харона должен был замёрзнуть гораздо позже — всего около 2,5 миллиардов лет назад. Это расхождение во времени требовало объяснения. Дополнительную сложность создавала расчётная толщина ледяной коры, которая могла помешать «водяной лаве» вырваться на поверхность.
Для разгадки загадки учёные выполнили многочисленные вычисления в программе IcyDwarf, варьируя три ключевых параметра: концентрацию аммиака в океане (от нуля до десяти процентов), начальную температуру Харона после его формирования (от минус двухсот двадцати трёх градусов Цельсия до минус девяносто восьми) и пористость его ледяной поверхности (от нуля до двадцати процентов).
В основном сценарии подлёдный океан возник примерно через 390 миллионов лет после формирования Харона и полностью замёрз через 2,19 миллиарда лет. Пористость и начальная температура слабо влияли на эти сроки. Решающим фактором оказался аммиак: при его присутствии (даже в малых количествах) океаны формировались быстрее (через 90–160 миллионов лет) и замерзали намного позже (через 3,43–3,75 миллиарда лет). Важнейшим результатом стало то, что при содержании аммиака около 10% океан под льдом может оставаться жидким до сих пор.
Результаты моделирования показывают, что в течение последних 4 миллиардов лет океан на Вулкан Планиции не замерзал. Поскольку кратеры свидетельствуют о ее обновлении именно в этот период, то предположение о том, что извержения были вызванными замерзанием океана, нуждается в пересмотре. В этом случае решающую роль могли сыграть особенности столкновения, которое привело к появлению Харона. Ученые рассматривают два варианта событий: Харон сформировался отдельно в поясе Койпера и позже был притянут Плутоном или возник из обломков после столкновения древнего Плутона с другим крупным небесным телом.
Исследование продолжит моделированием сценариев столкновения с разными временными интервалами удара. Оценить при каких условиях «водяная лава» могла пробить ледяную кору различной толщины и изучить свойства вещества, которое могло извергаться на поверхность.