Akrecja materiału podczas formowania się Plutona mogła wygenerować ilość ciepła pozwalającą na utrzymanie się na jego powierzchni ciekłej wody. Nowe badania sugerują, że ta planeta karłowata może posiadać ocean od wczesnych lat swojego życia, nawet dłużej niż Ziemia. Naukowcy sądzą, że ten ocean przetrwał pod lodową skorupą do dnia dzisiejszego, pomimo tego, że Pluton orbituje bardzo daleko od Słońca, w zimnych, zewnętrznych obszarach Układu Słonecznego.

Pluton na zdjęciach misji New Horizons (NASA)

Dotychczasowe badania zakładały, że Pluton uformował się z zimnych kawałków skał i lodu zbierających się razem pod wpływem oddziaływań grawitacyjnych w odległym Pasie Kuipera, rozległym obszarze za orbitą Neptuna zdominowanym przez mniejsze i większe planetoidy i planety karłowate. Chociaż istnieją dowody na to, że Pluton posiada obecnie ciekły ocean pod grubą, zamrożoną skorupą, badacze do tej pory sugerowali, że ten podpowierzchniowy ocean rozwinął się długo po uformowaniu Plutona, a lód stopił się w wyniku ciepła z pierwiastków promieniotwórczych obecnych w skałach Plutona.

Nowa koncepcja zaproponowana przez naukowców z University of California w Santa Cruz wywraca wcześniejsze badania do góry nogami. Scenariusz tzw. „gorącego startu” przedstawiony na łamach pisma „Nature Geoscience” wskazuje, że Pluton i inne duże obiekty Pasa Kuipera już na początkowym etapie swojego istnienia posiadały płynne oceany, które powoli zamarzały. Naukowcy doszli do tego wniosku porównując różne symulacje termiczne wnętrza Plutona z obserwacjami planety karłowatej wykonanymi przez sondę kosmiczną New Horizons.

Lodowy pająk na Plutonie

Ocean na Plutonie

W lipcu 2015 roku należąca do NASA sonda kosmiczna New Horizons przeleciała w pobliżu Plutona dostarczając pierwsze szczegółowe obrazy tej odległej planety karłowatej i jej księżyców. Fotografie pokazały nieoczekiwaną topografię obiektu. Widoczne na nich cechy tektoniczne, jak głębokie pęknięcia, wskazywały na pochodzenie z zachodzących pod powierzchnią procesów zamarzania.

– Ewolucja termiczna Plutona i możliwość przetrwania jego podpowierzchniowego oceanu do dnia dzisiejszego jest rozpatrywana od dawna – powiedział Francis Nimmo z University of California, Santa Cruz (UCSC), współautor badań. – Teraz, gdy mamy zdjęcia powierzchni Plutona z misji NASA New Horizons, możemy porównać to, co widzimy, z prognozami różnych modeli ewolucji termicznej – dodał.

Ponieważ woda rozszerza się, gdy zamarza i kurczy się, gdy się topi, rozpatrywane scenariusze „gorącego” i „zimnego” startu mają różne implikacje dla tektoniki i wynikających z niej cech powierzchni Plutona. – Gdyby Pluton miał „zimny start”, a lód stopił się od wewnątrz na skutek rozpadu radioaktywnych pierwiastków, Pluton skurczyłby się i powinniśmy zobaczyć cechy tej kompresji na jego powierzchni. Natomiast gdyby zaczął się od „gorącego startu”, skorupa powinna się rozszerzyć w miarę zamarzania oceanu i powinniśmy zobaczyć te cechy na jego powierzchni. Widzimy wiele śladów rozszerzania się, ale nie widzimy żadnych oznak kompresji. Nasze obserwacje są bardziej spójne z koncepcją mówiącą o tym, że Pluton już na wczesnym etapie istnienia posiadał płynny ocean – wyjaśnił Carver Bierson z UCSC, główny autor badań.

– Kiedy dzisiaj patrzymy na Plutona, widzimy bardzo zimny, zmrożony świat o temperaturze około 45 kelwinów (minus 228 stopni Celsjusza). To niesamowite, że patrząc na geologię zarejestrowaną na jego powierzchni, możemy wywnioskować, że Pluton uformował się bardzo szybko i proces ten ogrzał jego wnętrze na tyle, aby utworzyć podpowierzchniowy ocean wodny – przyznał Bierson.

Pęknięcia widoczne na powierzchni Plutona wskazują na ekspansję lodowej skorupy przypisywaną zamarzaniu oceanu podpowierzchniowego. Fot. NASA/ Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory/ Southwest Research Institute/ Alex Parker

Kluczowe dane z misji sondy New Horizons

Naukowcy porównali obserwacje geologiczne Plutona uchwycone przez sondę kosmiczną New Horizons z różnymi modelami komputerowymi pochodzenia i ewolucji Plutona. Odkryli, że najstarsze fragmenty powierzchni Plutona nie wykazują wyraźnych oznak kompresji. – Najtrudniejsze do wykrycia są najstarsze cechy powierzchni, ale wygląda na to, że rozszerzanie się było zarówno w najwcześniejszej historii Plutona, jak i w nowej – zaznaczył Nimmo.

Następnym pytaniem było, czy dostępna była wystarczająca ilość energii, aby Pluton mógł mieć „gorący start”. Uczeni zaproponowali dwa główne źródła energii – ciepło uwalniane przez rozpad pierwiastków promieniotwórczych wewnątrz planety karłowatej oraz energia uwalniana podczas bombardowania powierzchni Plutona asteroidami i mniejszymi kawałkami skał na wczesnym etapie ewolucji obiektu.

Obliczenia Biersona wykazały, że gdyby cała energia pochodząca z uderzeń meteorytów została zatrzymana jako ciepło, nieuchronnie doprowadziłoby to do powstania ciekłego oceanu. W praktyce jednak znaczna część tej energii wypromieniowałaby w przestrzeń. Naukowcy wskazali, że „gorący start” umożliwiłoby szybkie uformowanie się planety karłowatej i intensywne bombardowanie skałami przez okres krótszy niż 30 tys. lat.

Następnie, jak twierdzą badacze, po ochłodzeniu się obiektu i szybkim wzroście lodowej skorupy, ciepło pochodzące z rozpadu radioaktywnych pierwiastków stało się głównym czynnikiem i po pierwszych śladach rozszerzania się skorupy, kolejne były już powodowane przez radioaktywne pierwiastki.

Nowe odkrycia sugerują, że inne duże obiekty Pasa Kuipera również mogły mieć „gorący start” i oceany płynnej wody już na wczesnym etapie ewolucji. Oceany te mogły przetrwać do dnia dzisiejszego w największych obiektach Pasa Kuipera, planetach karłowatych Eris czy Makemake. – Nawet w tym zimnym otoczeniu, tak daleko od słońca, wszystkie te światy mogły uformować się szybko i z ciekłymi oceanami – podkreślił Bierson.

 

 

ŹródłoUniversity of California, Santa Cruz

 

 

0 0 votes
Article Rating