Найдены доказательства геотермальной активности на ледяных карликовых планетах

Ученые нашли доказательства гидротермальной, или метаморфической, активности на ледяных карликовых планетах Эрида (Эрис) и Макемаке, расположенных в Поясе Койпера.

Метан, обнаруженный на поверхностях этих объектов, имеет характерные признаки теплой, или даже горячей геохимии в их каменистых ядрах, что заметно отличается от сигнатуры метана от комет, рассказывается в пресс-релизе Юго-Западного научно-исследовательского института (SwRI), передают OstanniPodii.com.

"Мы видим интересные признаки жарких времен в прохладных местах", - сказал доктор Кристофер Глейн из SwRI, эксперт по планетарной геохимии и ведущий автор статьи об этом открытии.

"Я начал этот проект, думая, что крупные объекты Пояса Койпера должны иметь древние поверхности, заселенные материалами, унаследованными от первоначальной солнечной туманности, поскольку их холодные поверхности могут хранить летучие вещества, такие как метан. Зато космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) преподнес нам сюрприз. Мы нашли доказательства, указывающие на тепловые процессы, которые производят метан внутри Эриды и Макемаке".

Пояс Койпера -- это огромная пончикообразная область ледяных тел за орбитой Нептуна на краю Солнечной системы. Эрида и Макемаке по размеру сопоставимы с Плутоном и его спутником Хароном. Эти тела, вероятно, сформировались в начале истории нашей Солнечной системы, около 4,5 миллиардов лет назад. Вдали от тепла нашего Солнца, объекты Пояса Койпера считались холодными, мертвыми объектами.

В недавно опубликованной работе на основе данных JWST сделаны первые наблюдения изотопных молекул на поверхностях Эриды и Макемаке. Эти так называемые изотопологи -- это молекулы, содержащие атомы с разным количеством нейтронов. Они предоставляют данные, полезные для понимания планетарной эволюции.

Команда измерила состав поверхности карликовых планет, в частности, соотношение дейтерия (тяжелого водорода, D) к водороду (H) в метане. Считается, что дейтерий образовался во время Большого взрыва, а водород является самым распространенным во Вселенной. Соотношение D/H в планетарном теле дает информацию о происхождении, геологической истории и путях образования соединений, содержащих водород.

Новости по подобной теме:

		Три "красных монстра" в ранней Вселенной бросают вызов современным моделям формирования галактик
		В ранней Вселенной найдена черная дыра, поглощающая материю гораздо быстрее, чем теоретически возможно
		Уэбб и Хаббл показали жуткую пару галактик

"Умеренное соотношение D/H, которое мы наблюдали с помощью JWST, отрицает наличие первоначального метана на древней поверхности. Первобытный метан имел бы гораздо более высокое соотношение D/H", - сказал Глейн.

"Вместо этого, соотношение D/H указывает на геохимическое происхождение метана, образующегося в глубоких недрах. Соотношение D/H - это как окно. Мы можем использовать его в определенном смысле, чтобы заглянуть в недра. Наши данные свидетельствуют о повышенных температурах в каменистых ядрах этих миров, что позволяет образовать 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 быть гораздо более внутренне развитыми, чем считалось ранее. Доказательства существования подповерхностных океанов были найдены на нескольких ледяных спутниках, таких как спутник Сатурна Энцелад и спутник Юпитера Европа. Жидкая вода является одним из ключевых ингредиентов в определении потенциальной пригодности планеты для жизни.

Возможность существования водных океанов внутри Эриды и Макемаке -- это то, что ученые собираются изучать в ближайшие годы. Если одна из этих карликовых планет пригодна для жизни, то она станет самым отдаленным миром в Солнечной системе, который мог бы поддерживать жизнь. Обнаружение химических индикаторов внутренних процессов -- это еще один шаг в этом направлении.

"Если Эрида и Макемаке содержали или, возможно, все еще могут содержать теплую или даже горячую геохимию в своих каменистых ядрах, криовулканические процессы могли доставить метан на поверхность этих планет, возможно, в геологически недавние времена", - сказал доктор Уилл Гранди, астроном из Лоуэллской обсерватории, один из соавторов.

"Мы обнаружили соотношение изотопов углерода (13C/12C), которое указывает на относительно недавнее оновление поверхности".

Ученые SwRI использовали данные космического телескопа Джеймса Уэбба для моделирования подземных геотермальных процессов, которые могут объяснить, как метан оказался на поверхности Эриды и Макемаке, двух карликовых планет в далеком Поясе Койпера. Иллюстрация указывает на три возможности, включая потенциальную возможность существования жидкой воды в этих ледяных телах на краю Солнечной системы, вдали от солнечного тепла. Credit: Southwest Research Institute

Как отмечают в SwRI, эта работа является частью изменения парадигмы в планетарной науке. Все чаще признается, что холодные, ледяные миры могут быть теплыми внутри. Модели, разработанные для этого исследования, дополнительно указывают на образование геотермальных газов на спутнике Сатурна Титане, который также богат метаном. Кроме того, вывод о неожиданной активности на Эриде и Макемаке подчеркивает важность внутренних процессов в формировании того, что мы видим на крупных объектах, и согласуется с выводами на Плутоне.

"После пролета аппарата Новые горизонты мимо системы Плутона и вместе с этим открытием Пояс Койпера оказывается гораздо более живым с точки зрения размещения динамических миров, чем мы могли себе представить", - сказал Глейн. "Еще не слишком поздно, чтобы начать думать об отправке космического аппарата для пролета мимо одного из этих тел, чтобы поместить данные JWST в геологический контекст. Я верю, что мы будем ошеломлены чудесами, которые нас ждут".

Статья с результатами исследования была опубликована в журнале Icarus.

• телескоп Уэбба
• Солнечная система
• Пояс Койпера