Команда под руководством Юго-Западного исследовательского института обнаружила доказательства гидротермальной или метаморфической активности глубоко внутри ледяных карликовых планет Эрида и Макемаке (художественная иллюстрация). Эрида и Макемаке, расположенные в поясе Койпера, обширной области ледяных тел в форме пончика за орбитой Нептуна на краю Солнечной системы, сравнимы по размеру с Плутоном и его спутником Хароном. Фото: Юго-Западный научно-исследовательский институт.
Команда под руководством Юго-Западного исследовательского института обнаружила доказательства гидротермальной или метаморфической активности на ледяных карликовых планетах Эрида и Макемаке, расположенных в поясе Койпера. Метан, обнаруженный на их поверхности, имеет явные признаки теплой или даже горячей геохимии в их каменистых ядрах, что заметно отличается от признаков метана из кометы.
«Мы видим некоторые интересные признаки жарких времен в прохладных местах», — сказал доктор Кристофер Гляйн из SwRI, эксперт по планетарной геохимии и ведущий автор статьи об этом открытии.
«Я пришел к этому проекту, думая, что крупные объекты пояса Койпера (KBO) должны иметь древние поверхности, населенные материалами, унаследованными от первичной солнечной туманности, поскольку их холодные поверхности могут сохранять летучие вещества, такие как метан. Вместо этого космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) дал нас удивило. Мы нашли доказательства, указывающие на термические процессы, производящие метан внутри Эрис и Макемаке».
Пояс Койпера — это обширная область ледяных тел в форме пончика за орбитой Нептуна на краю Солнечной системы. Эрида и Макемаке по размерам сравнимы с Плутоном и его спутником Хароном. Эти тела, вероятно, сформировались в начале истории нашей Солнечной системы, около 4,5 миллиардов лет назад. Считалось, что вдали от солнечного тепла ОПК представляют собой холодные мертвые объекты.
Недавно опубликованная работа по исследованиям JWST позволила впервые наблюдать изотопные молекулы на поверхности Эриды и Макемаке. Эти так называемые изотопологи представляют собой молекулы, содержащие атомы с разным числом нейтронов. Они предоставляют данные, которые полезны для понимания планетарной эволюции.
Команда JWST измерила состав поверхности карликовых планет, в частности соотношение дейтерия (тяжелого водорода, D) и водорода (H) в метане. Считается, что дейтерий образовался в результате Большого взрыва, а водород является самым распространенным ядром во Вселенной. Соотношение D/H на планетарном теле дает информацию о происхождении, геологической истории и путях образования соединений, содержащих водород.
Ученые SwRI использовали данные космического телескопа Джеймса Уэбба для моделирования подповерхностных геотермальных процессов, которые могли бы объяснить, как метан оказался на поверхности Эриды и Макемаке, двух карликовых планет в далеком поясе Койпера. Иллюстрация указывает на три возможности, включая вероятность того, что жидкая вода существует внутри этих ледяных тел на краю Солнечной системы, вдали от солнечного тепла. Фото: Юго-Западный научно-исследовательский институт.
«Умеренное соотношение D/H, которое мы наблюдали с помощью JWST, противоречит присутствию первичного метана на древней поверхности. Первичный метан должен иметь гораздо более высокое соотношение D/H», – сказал Гляйн.
«Вместо этого соотношение D/H указывает на геохимическое происхождение метана, образующегося в недрах. Отношение D/H похоже на окно. Мы можем использовать его в некотором смысле, чтобы заглянуть в недра. Наши данные предполагают повышенные температуры в недрах». каменистые ядра этих миров, чтобы можно было приготовить метан. Молекулярный азот (N2) также может производиться, и мы видим это на Эриде. Горячие ядра также могут указывать на потенциальные источники жидкой воды под их ледяной поверхностью».
За последние два десятилетия ученые узнали, что ледяные миры могут иметь гораздо более развитую внутреннюю структуру, чем считалось ранее. Доказательства существования подземных океанов были обнаружены на нескольких ледяных лунах, таких как спутник Сатурна Энцелад и спутник Юпитера Европа. Жидкая вода является одним из ключевых ингредиентов в определении потенциальной обитаемости планеты.
Возможность существования водных океанов внутри Эриды и Макемаке — это то, что ученые собираются изучить в ближайшие годы. Если любой из них пригоден для жизни, то он станет самым отдаленным миром в Солнечной системе, на котором возможно существование жизни. Обнаружение химических индикаторов внутренних процессов делает им шаг в этом направлении.
«Если Эрида и Макемаке содержали или, возможно, все еще могли содержать теплую или даже горячую геохимию в своих каменистых ядрах, криовулканические процессы могли бы затем доставлять метан на поверхности этих планет, возможно, в геологически недавние времена», — сказал доктор Уилл Гранди. астроном обсерватории Лоуэлла, один из соавторов Глейна и ведущий автор сопутствующей статьи.
«Мы обнаружили соотношение изотопов углерода (13C/12C), которое предполагает относительно недавнее вскрытие поверхности».
Эта работа является частью смены парадигмы в планетарной науке. Все чаще признается, что холодные, ледяные миры могут быть теплыми в глубине души. Модели, разработанные для этого исследования, дополнительно указывают на образование геотермальных газов на спутнике Сатурна Титане, который также богат метаном. Более того, вывод о неожиданной активности на Эриде и Макемаке подчеркивает важность внутренних процессов в формировании того, что мы видим на крупных ОПК, и согласуется с открытиями на Плутоне.
«После облета системы Плутона аппаратом «Новые горизонты» и этого открытия пояс Койпера оказался гораздо более живым с точки зрения размещения динамических миров, чем мы могли себе представить», — сказал Гляйн. «Еще не рано начать думать об отправке космического корабля к другому из этих тел, чтобы поместить данные JWST в геологический контекст. Я верю, что мы будем ошеломлены чудесами, которые нас ждут».
Статья опубликована в журнале «Икар».
Информация от: Юго-Западным научно-исследовательским институтом
