Istraživački tim pod vodstvom Instituta Southwest Research otkrio je dokaze koji ukazuju na hidrotermalnu ili metamorfnu aktivnost unutar ledenih patuljastih planeta Eris i Makemake, smještenih u Kuiperovom pojasu. Metan otkriven na njihovim površinama pokazuje karakteristike tople, pa čak i vruće geokemije u njihovim stjenovitim jezgrama, što se bitno razlikuje od karakteristika metana koji dolazi s komete.

Dr. Christopher Glein, stručnjak za planetarnu geokemiju iz SwRI-a i glavni autor studije o ovom otkriću, istaknuo je zanimljive pokazatelje toplih perioda na inače hladnim mjestima. "Na početku ovog projekta smatrao sam da veliki objekti Kuiperovog pojasa (KBO) trebaju imati drevne površine prekrivene materijalima naslijeđenim iz prvotne solarna magline, jer njihove hladne površine mogu očuvati hlapive tvari poput metana. Međutim, James Webb svemirski teleskop (JWST) priredio nam je iznenađenje! Pronašli smo dokaze koji upućuju na termalne procese koji proizvode metan iz unutrašnjosti Erisa i Makemakea."

Kuiperov pojas je ogromna krofna-oblikovana regija ledenih tijela izvan orbite Neptuna na rubu našeg solarnog sustava. Eris i Makemake su po veličini usporedivi s Plutonom i njegovim mjesecom Haronom. Vjeruje se da su ti objekti nastali rano u povijesti našeg solarnog sustava, prije otprilike 4,5 milijardi godina. Daleko od topline našeg Sunca, KBO-ovi su se smatrali hladnim, mrtvim objektima. Nedavno objavljena istraživanja JWST-a pružila su prve opservacije izotopskih molekula na površinama Erisa i Makemakea. Takozvani izotopolozi su molekule koje sadrže atome s različitim brojem neutrona. Pružaju podatke koji su korisni za razumijevanje evolucije planeta.

Tim JWST-a izmjerio je sastav površina patuljastih planeta, posebno omjer deuterija (teški vodik, D) prema vodiku (H) u metanu. Smatra se da se deuterij formirao u Velikom prasku, a vodik je najobilniji nukleus u svemiru. Omjer D/H na planetarnom tijelu pruža informacije o porijeklu, geološkoj povijesti i putovima formiranja spojeva koji sadrže vodik.

"Moderan omjer D/H koji smo promatrali pomoću JWST-a opovrgava prisutnost primordijalnog metana na drevnoj površini. Primordijalni metan bi imao znatno viši omjer D/H," rekao je Glein. "Umjesto toga, omjer D/H ukazuje na geokemijsko porijeklo metana proizvedenog u dubokoj unutrašnjosti. Omjer D/H je poput prozora kroz koji možemo zaviriti u podpovršinu. Naši podaci sugeriraju povišene temperature u stjenovitim jezgrama ovih svjetova, tako da se metan može 'skuhati'. Molekularni dušik (N2) također bi mogao biti proizveden, a mi ga vidimo na Erisu. Vruće jezgre također bi mogle ukazivati na potencijalne izvore tekuće vode ispod nj

U posljednja dva desetljeća, znanstvenici su otkrili da ledeni svjetovi mogu biti puno više evoluirani iznutra nego što se prije vjerovalo. Dokazi o podzemnim oceanima pronađeni su na nekoliko ledenih mjeseca, kao što su Saturnov mjesec Encelad i Jupiterov mjesec Europa. Tekuća voda jedan je od ključnih sastojaka za određivanje potencijalne habitabilnosti planeta. Mogućnost postojanja oceana vode unutar Erisa i Makemakea nešto je što će znanstvenici istraživati u nadolazećim godinama. Ako bi ijedan od njih bio nastanjiv, postao bi najudaljeniji svijet u solarnom sustavu koji bi potencijalno mogao podržavati život. Pronalazak kemijskih pokazatelja procesa vođenih iznutra korak je u tom smjeru.

"Ukoliko su Eris i Makemake ugostili, ili možda još uvijek mogu ugostiti toplu, pa čak i vruću geokemiju u svojim stjenovitim jezgrama, kriovulkanski procesi tada bi mogli dostaviti metan na površine ovih planeta, možda u geološki nedavna vremena", rekao je dr. Will Grundy, astronom u Opservatoriju Lowell, jedan od Gleinovih suautora i glavni autor pratećeg rada. "Pronašli smo omjer izotopa ugljika (13C/12C) koji sugerira relativno nedavno obnavljanje površine."

Ovaj rad dio je paradigmalne promjene u planetarnoj znanosti. Sve se više prepoznaje da hladni, ledeni svjetovi mogu biti topli u srcu. Modeli razvijeni za ovu studiju dodatno upućuju na formaciju geotermalnih plinova na Saturnovom mjesecu Titanu, koji također ima obilje metana. Nadalje, inferencija neočekivane aktivnosti na Erisu i Makemakeu naglašava važnost unutarnjih procesa u oblikovanju onoga što vidimo na velikim KBO-ima i usklađena je s nalazima na Plutonu.

"Nakon preleta New Horizonsa pored Plutonovog sustava, i s ovim otkrićem, Kuiperov pojas pokazuje se kao puno življi u smislu domaćinstva dinamičnih svjetova nego što smo mogli zamisliti", rekao je Glein. "Nije prerano početi razmišljati o slanju svemirske letjelice za prelet pored još jednog od ovih tijela kako bi se podaci JWST-a stavili u geološki kontekst. Vjerujem da će nas čuda koja nas čekaju ostaviti bez daha!"

Pristup Gleinovom radu u Icarusu, "Umjereni omjeri D/H u ledu metana na Erisu i Makemakeu kao dokaz hidrotermalnih ili metamorfnih procesa u njihovim unutrašnjostima: Geokemijska analiza", dostupan je na: https://doi.org/10.1016/j.icarus.2024.115999.

Za više informacija, posjetite Planetary Science ili kontaktirajte Deb Schmid, +1 210 522 2254, Odjel za komunikacije, Southwest Research Institute, 6220 Culebra Road, San Antonio, TX 78238-5166.

Izvor: Southwest Research Institute