Lodowe planety karłowate są aktywne geotermalnie

W znajdujących się w Pasie Kuipera planetach karłowatych Eris i Makemake zespół z Southwest Research Institute (USA), z pomocą Kosmicznego Teleskopu Webba (JWST), odkrył oznaki wysokotemperaturowych zjawisk zachodzących w skalistych jądrach tych ciał.

„Widzimy interesujące ślady gorących zjawisk w zimnych miejscach” – zaznacza dr Christopher Glein, autor badania opisanego na łamach pisma „Icarus”.

„Przystąpiłem do tego projektu sądząc, że duże obiekty w Pasie Kuipera powinny mieć pradawne powierzchnie pokryte materiałem pochodzącym z pierwotnej mgławicy, ponieważ to zimne środowisko może zachować takie substancje lotne, jak metan. Tymczasem Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba przyniósł nam niespodziankę! Odkryliśmy dowody wskazujące na termiczne procesy produkujące metan wewnątrz Eris i Makemake” – wyjaśnia ekspert.

Pas Kuipera – tłumaczą naukowcy – to olbrzymi obszar, przypominający kształtem donut, rozciągający się poza orbitą Neptuna i wypełniony lodowymi ciałami.

Eris i Makemake to globy o rozmiarach podobnych do Plutona i jego księżyca Charona. Prawdopodobnie powstały ok. 4,5 mld temu. Znajdują się bardzo daleko od Słońca, więc sądzono, że są zimne i martwe.

Z pomocą JWST naukowcy zbadali izotopowy skład wodoru w obecnym na tych ciałach - wspomnianym już - metanie. Jeden z tych izotopów, deuter (ciężki wodór, D), jak się uważa, powstał w czasie Wielkiego Wybuchu, a wodór (tylko z protonem w jądrze, H) jest najpowszechniejszym pierwiastkiem we wszechświecie.

Stosunek ilości deuteru do wodoru może więc zdradzić pochodzenie cząsteczek zawierających te izotopy. „Umiarkowany stosunek deuteru do wodoru przeczy obecności pradawnego metanu na powierzchni. Tego rodzaju metanu zawierałby dużo więcej deuteru” – podkreśla dr Glein.

„Zamiast tego stosunek D/H wskazuje na geochemiczne pochodzenie metanu produkowanego głęboko we wnętrzu planet. Stosunek D/H jest jak okno. Możemy spojrzeć przez nie pod powierzchnię. Nasze dane wskazują na podwyższoną temperaturę w skalistych jądrach tych światów, dzięki której może powstawać metan. Molekularny azot (N2) także może być tam wytwarzany i widzimy to na Eris. Gorące jądra planet karłowatych mogą też sugerować obecność źródeł ciepłej wody pod lodową powierzchnią” – mówi specjalista.

W ciągu ostatnich dekad astronomowie zauważyli, że lodowe globy mają dużo bardziej złożoną budowę, niż zakładano kiedyś. Na podobnych do opisanych planet lodowych księżycach, np. na krążącym wokół Saturna Enceladusie oraz towarzyszącej Jowiszowi Europie - znaleziono oceany ciekłej wody.

W kolejnych latach badacze chcą więc sprawdzić, czy podobne oceany istnieją na Eris i Makemake. Jeśli by tak było w rzeczywistości, byłyby to najodleglejsze obiekty Układu Słonecznego, które sprzyjają życiu.

Najnowsze odkrycie to krok w tym kierunku – podkreślają badacze. „Jeśli w skalistych jądrach Eris lub Makemake zachodziły lub nadal zachodzą gorące procesy geotermalne, zjawiska kriowulkaniczne mogły dostarczyć metan na powierzchnię, być może w niedawnych geologicznie czasach. Odkryliśmy już, że stosunek izotopów węgla (13C/12C) sugeruje jego niedawną wędrówkę na powierzchnię” – mówi jeden z autorów, dr Will Grundy.

Uznanie, że tego typu dalekie globy mogą być ciepłe w środku, to duża zmiana sposobu myślenia – zwracają uwagę astronomowie.

Opracowany podczas nowego badania model wskazuje też na obecność pochodzących z geotermalnych procesów gazów na innym obiekcie – księżycu Saturna, Tytanie, na którym również znajduje się dużo metanu.

Odkrycie zgadza się jednocześnie z tym, co wiadomo na temat Plutona i wskazuje na prawdopodobne znaczenie wewnętrznych zjawisk zachodzących w różnych dużych obiektach Pasa Kuipera.

„Po przelocie przez system Plutona sondy New Horizons i po naszym odkryciu Pas Kuipera zaczyna się jawić jako dużo bardziej żywy pod względem zawartości dynamicznych światów, niż nam się wydawało” – mówi dr Gelin.

„Nie jest za wcześnie, aby zacząć myśleć o wysłaniu sondy, która przeleciałaby obok któregoś z tych ciał i pozwoliłaby umieścić dane z JWST w odpowiednim geologicznym kontekście. Wierzę, że będziemy zaskoczeni niezwykłymi odkryciami, które na nas czekają” – dodaje.(PAP)

Marek Matacz

mat/ bar/