Учёные представили предварительные результаты компьютерного моделирования, чтобы понять, как развивалась температура на Хароне — самом большом спутнике Плутона. Цель работы — объяснить признаки древней активности на Хароне, где вместо лавы извергалась вода или другие замерзающие вещества (это явление называют криовулканизмом). В исследовании использовали специальный код IcyDwarf, который рассчитывает, как со временем меняются ледяные небесные тела, включая выделение веществ, способных вызывать такие извержения.

Особенности поверхности Харона явно указывают на его вулканическое прошлое. Это особенно видно по разнице между южной равниной Вулкан Планиция (Vulcan Planitia), которая выглядит более гладкой и имеет меньше кратеров, и сильно изрытой кратерами северной возвышенностью Оз Терра (Oz Terra). Эти регионы разделяет уступ Серенити Чаcма (Serenity Chasma). 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 несоответствие во времени требовало объяснения. Дополнительную сложность создавала расчётная толщина ледяной коры, которая могла помешать «водяной лаве» вырваться на поверхность.

Чтобы решить эту загадку, ученые провели множество расчётов с помощью IcyDwarf, меняя три главных параметра: количество аммиака в океане (от 0% до 10%), начальную температуру Харона после его образования (от -223°C до -98°C) и пористость его ледяного покрова (от 0% до 20%).

В основном сценарии (начальная температура -173°C, нулевая пористость, отсутствие аммиака) 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: если он присутствовал (даже в малых количествах), то океаны формировались быстрее (через 90–160 миллионов лет) и замерзали намного позже (через 3,43–3,75 миллиарда лет). Важнейшим результатом стало то, что если аммиака было около 10%, то согласно модели, океан подо льдом может оставаться жидким до сих пор.

Главный вывод моделирования в том, что ни в одном из проверенных сценариев океан не замерзал 4 миллиарда лет назад — именно тогда, согласно кратерам, обновилась поверхность Вулкан Планиция. Это означает, что если причиной древних извержений действительно было замерзание океана, то решающую роль сыграли детали столкновения, в результате которого родился Харон. Учёные рассматривают два основных варианта этого события: Харон сформировался отдельно как объект в поясе Койпера (области за Нептуном) и позже был захвачен Плутоном, либо Харон возник непосредственно из обломков после того, как древний Плутон столкнулся с другим крупным небесным телом.

Следующие шаги исследования включают моделирование сценариев этого столкновения с разным временем удара. Оценку, при каких условиях «водяная лава» могла пробить ледяную кору разной толщины и анализ свойств вещества, которое могло извергаться на поверхность.