Земные сезоны сменяют друг друга за три месяца, и мы привыкли, что погода меняется быстро. Но что, если бы лето длилось десятилетиями, а зима — веками? Именно так живёт Эрида — карликовая планета, открытая в 2005 году далеко за орбитой Нептуна. Она же Ксена или Зена, как её называли до официального имени. Эрида — самая крупная и тяжёлая из карликовых планет Солнечной системы, с диаметром около 2500 км (хотя оценки в разных работах немного расходятся). Но не размеры делают её особенной, а то, что на этом ледяном мире, в 97 астрономических единицах от Солнца, есть настоящие сезонные изменения — с ветрами, сублимацией и снегопадами.

Почему на Эриде вообще есть погода?

Орбита Эриды — вытянутый эллипс. В перигелии она подходит к Солнцу на расстояние менее 38 астрономических единиц, а в афелии удаляется почти до 97 а.е. (около 14 миллиардов км). Сейчас планета как раз вблизи самой дальней точки. Но этого мало: ось вращения Эриды наклонена к плоскости орбиты, так что полушария попеременно подставляются светилу — совсем как на Земле. Только год здесь длится 560 земных лет, и каждое время года растягивается на десятилетия. А из-за огромной разницы в расстоянии до Солнца поток энергии в перигелии и афелии отличается радикально, что запускает любопытные процессы.

Астрономы из обсерватории MMT в Аризоне изучили спектры Эриды и выяснили: её поверхность покрыта не просто метановым льдом, как думали раньше, а смесью метана и азота. Причём доля азотного льда растёт с глубиной. Эта деталь и позволила восстановить картину глобального круговорота вещества.

Путешествие льда от полюса к полюсу

Когда Эрида движется к перигелию, на обращённом к Солнцу полушарии становится теплее — настолько, что азотный лёд начинает сублимироваться, то есть переходить из твёрдого состояния сразу в газ, минуя жидкость. Газ накапливается в тонкой временной атмосфере, давление растёт, и возникают ветры. По меркам этого небольшого мира — почти штормы. Они дуют с освещённой стороны на теневую, где царит холод. Там азот кристаллизуется обратно в лёд или выпадает тонким слоем снега.

Метан тоже участвует в круговороте, но включается позже — его температура сублимации выше, чем у азота. Поэтому в начале местного лета испаряется в основном азот, а метан остаётся на месте. По мере приближения к Солнцу запасы азотного льда на дневной стороне истощаются, а метан только начинает свой путь. В результате на зимнем полушарии формируется слоёный пирог: внизу — старая смесь, богатая метаном, выше — свежий слой, где азота больше, а ещё выше — снова метан, когда и он наконец добирается до холодной стороны.

Следы прошлых ветров

Сейчас мы видим то полушарие Эриды, которое когда-то было теневым, а потом постепенно повернулось к Солнцу. Его поверхность обновилась совсем недавно по геологическим меркам. «Другими словами, мы можем наблюдать сегодня подпись ветров, что действовали на планете в течение последнего прохождения перигелия», — пояснил Стивен Теглер из университета Северной Аризоны, один из авторов работы.

Это объясняет давнюю загадку: почему поверхность Эриды такая яркая и «вечно молодая». Раньше предполагали, что её обновляют внутренние источники тепла — например, криовулканы, как у Харона, спутника Плутона. В 2007 году, кстати, выяснилось, что Харон постоянно обновляет свою поверхность именно за счёт криовулканизма. Но теперь, возможно, гипотетические внутренние механизмы не понадобятся: сезонная миграция льдов сама по себе способна перекраивать пейзаж.

Впрочем, учёные не исключают и комбинированный сценарий. Сравнение с Плутоном — родственной карликовой планетой — здесь очень кстати. Астрономы уже составили карты распределения метанового и азотного льда на Плутоне, и теперь предстоит сопоставить их с данными по Эриде. Если паттерны окажутся похожими, это укрепит гипотезу о единых климатических механизмах для далёких ледяных тел.

Что дальше?

Эрида остаётся труднодоступным объектом даже для мощных телескопов. Но её медленная, растянутая на века жизнь позволяет нам заглянуть в прошлое и будущее Солнечной системы. Сезонные изменения, зафиксированные сейчас, — это лишь мгновенный снимок долгого цикла. Когда-нибудь, через сотни лет, астрономы увидят, как тает другое полушарие, и смогут проверить сегодняшние модели.

А пока остаётся удивляться: на крошечной планете, где температура едва поднимается выше абсолютного нуля, идут свои дожди — правда, из замёрзшего азота и метана. И ветры, которые дуют десятилетиями, оставляя слоистые летописи во льду.