Команда вчених, яку очолює Південно-Західний дослідницький інститут, виявила ознаки гідротермальних або метаморфічних процесів на крижаних карликових планетах Еріда і Макемаке, розташованих у поясі Койпера.
Присутність метану на їх поверхні демонструє характеристики теплої або потенційно гарячої геохімічної активності в їх скелястих надрах, що помітно відрізняються від ознак метану, виявлених у кометах.
«Ми бачимо деякі цікаві ознаки спекотних часів у прохолодних місцях», — сказав доктор Крістофер Гляйн із SwRI, експерт із планетарної геохімії та провідний автор статті про це відкриття. «Я прийшов у цей проект, думаючи, що великі об'єкти поясу Койпера (ОПК) повинні мати стародавні поверхні, які містять матеріали, успадковані від первинної сонячної туманності, оскільки їх холодні поверхні можуть зберігати леткі речовини, такі як метан. Натомість космічний телескоп Джеймса Вебба (JWST) зробив нам сюрприз! Ми знайшли докази, що вказують на термічні процеси, що виробляють метан усередині Еріс та Макемаке.
Пояс Койпера та його мешканці
Пояс Койпера — велика область крижаних тіл за орбітою Нептуна на околиці Сонячної системи, що має форму пончика. Еріс і Макемаке за розмірами можна порівняти з Плутоном та його місяцем Хароном. Ймовірно, ці тіла утворилися на початку історії нашої Сонячної системи, близько 4,5 мільярда років тому. Вважалося, що далеко від тепла нашого Сонця ОПК були холодними, мертвими об'єктами. У нещодавно опублікованій роботі за результатами досліджень JWST вперше було виявлено ізотопні молекули на поверхнях Еріса та Макемаке. Це так звані ізотопологи — молекули, що містять атоми з різним числом нейтронів. Вони дозволяють отримати дані, корисні розуміння планетарної еволюції.
Команда JWST виміряла склад поверхні карликових планет, зокрема співвідношення дейтерію (важкого водню, D) та водню (H) у метані. Вважається, що дейтерій утворився внаслідок Великого вибуху, а водень є найпоширенішим ядром у Всесвіті. Співвідношення D/H на планетарному тілі дає інформацію про походження, геологічну історію та шляхи утворення сполук, що містять водень.
«Помірне співвідношення D/H, яке ми спостерігали за допомогою JWST, суперечить присутності первинного метану на древній поверхні. Первинний метан матиме набагато більш високе співвідношення D/H», - сказав Гляйн. «Натомість співвідношення D/H вказує на геохімічне походження метану, що утворюється в глибоких надрах. Співвідношення D/H схоже вікно. Ми можемо використовувати його в певному сенсі, щоб зазирнути у надра. Наші дані свідчать про підвищені температури у скелястих ядрах цих світів, що дозволяє виробляти метан. Молекулярний азот (N2) також може вироблятись, і ми бачимо це на Еріді. Гарячі ядра також можуть вказувати на потенційні джерела рідкої води під їхньою крижаною поверхнею».
Наслідки для проживання та майбутніх досліджень
За останні два десятиліття вчені дізналися, що крижані світи можуть мати набагато більш розвинену внутрішню структуру, ніж раніше. Докази існування підземних океанів були виявлені на декількох крижаних місяцях, таких як супутник Сатурна Енцелад та супутник Юпітера Європа. Рідка вода є одним із ключових інгредієнтів у визначенні потенційної життєдіяльності планети. Можливість існування водних океанів усередині Еріди та Макемаке — це те, що вчені збираються вивчити найближчими роками. Якщо будь-який із них придатний для життя, то він стане найвіддаленішим світом у Сонячній системі, на якому можливе існування життя. Виявлення хімічних індикаторів внутрішніх процесів робить їм крок у цьому напрямі.
«Якби Еріда та Макемаке утримували або, можливо, все ще могли утримувати теплу або навіть гарячу геохімію у своїх кам'янистих ядрах, кріовулканічні процеси могли б потім доставляти метан на поверхні цих планет, можливо, в геологічно недавні часи», — сказав доктор Вілл Гранді, астроном обсерваторії Лоуелла, один із співавторів Глейна та провідний автор супутньої статті. «Ми виявили співвідношення ізотопів вуглецю (13C/12C), яке передбачає відносно недавній розтин поверхні».
Ця робота є частиною зміни парадигми у планетарній науці. Все частіше визнається, що холодні, крижані світи можуть бути теплими у глибині. Моделі, розроблені для цього дослідження, додатково вказують на утворення геотермальних газів на супутнику Сатурна Титані, який також має велику кількість метану. Більше того, висновок про несподівану активність на Еріді та Макемаці наголошує на важливості внутрішніх процесів у формуванні того, що ми бачимо на великих ОПК, та узгоджується з відкриттями на Плутоні.
«Після прольоту космічного апарату New Horizons до системи Плутона і цього відкриття пояс Койпера виявляється набагато більш живим з точки зору розміщення динамічних світів, ніж ми могли собі уявити», — сказав Глейн. «Ще не пізно замислитися над відправкою космічного апарату для обльоту ще одного з цих тіл, щоб помістити дані JWST у геологічний контекст. Я вірю, що ми будемо приголомшені чудесами, які на нас чекають»!
