Ученые: Две карликовые планеты Солнечной системы могут содержать подземные океаны

Согласно моделированию, описывающему новые наблюдения, сделанные с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба, две карликовые планеты в нашей солнечной системе, названные Эрида и Макемаке, могут проявлять достаточную геотермальную активность, чтобы поддерживать внутри океаны жидкой воды.

«Мы видим некоторые интересные признаки жарких времен в прохладных местах», — сказал в своем заявлении Кристофер Глейн, планетарный геохимик из Юго-Западного исследовательского института Техаса.

Эрида, расположенная глубоко в поясе Койпера, представляет собой ледяной мир, который, когда он был открыт в январе 2005 года, привел к кризису статуса Плутона в Солнечной системе. Эрида, всего на 44 километра (27 миль) меньше Плутона, но на 25% массивнее благодаря большей концентрации горных пород в ее ядре, стала прототипом карликовой планеты. Плутон был неизбежно вынужден последовать этому примеру. Макемаке была замечена через два месяца после Эриды, ее диаметр составляет 1430 км (888 миль), что примерно на 1000 км (около 600 миль) меньше, чем у Эриды и Плутона.

Их большое расстояние от Солнца — Эрида в настоящее время находится на расстоянии 14,4 миллиарда километров (8,9 миллиарда миль), а Макемаке — в 7,7 миллиарда километров (4,8 миллиарда миль) — означает, что об этих далеких карликовых планетах мало что известно.

Однако недавние наблюдения с помощью космического телескопа Джеймса Уэбба пролили новый свет на эти миры, обнаружив удивительное происхождение замороженного метанового льда на их поверхности.

«Мы нашли доказательства, указывающие на термические процессы, производящие метан внутри Эрис и Макемаке», — сказал Глейн.

Метан — это то, что известно как углеводород, поскольку он образуется из смеси атомов водорода и углерода (в частности, одного атома углерода и четырех атомов водорода). Эти атомы могут иметь разные вкусы или «изотопы», содержащие одинаковое количество протонов, но разное количество нейтронов.

Если бы метан на поверхности этих карликовых планет образовался из первичного планетообразующего диска, существовавшего вокруг молодого Солнца 4,5 миллиарда лет назад, они содержали бы определенное изотопное соотношение между двумя изотопами водорода — обычным водородом с одним протоном и ноль нейтронов и дейтерий с одним протоном и одним нейтроном. Однако соотношение изотопов водорода, измеренное JWST, отличается от соотношения, которое можно было бы ожидать, если бы метан был первичным, как мы видим на большинстве комет.

«Соотношение дейтерий/водород указывает на геохимическое происхождение метана, образующегося в недрах», — сказал Глейн. «Наши данные свидетельствуют о повышенных температурах в скалистых ядрах этих миров, что позволяет производить метан. Также может производиться молекулярный азот, и мы видим это на Эриде».

Другими словами, гидротермальные реакции или метаморфическая деятельность, которая подразумевает воздействие тепла и давления на горные породы, должны были произвести метан глубоко внутри Эриды и Макемаке. Затем этот метан, должно быть, попал на поверхность в результате газовыделения или даже вулканизма.

Для образования метана таким образом необходима температура выше 150 градусов по Цельсию (около 300 градусов по Фаренгейту). Такая температура могла возникнуть только из-за радиоактивных изотопов, присутствующих в скалистых ядрах каждой карликовой планеты, выделяющих тепло при распаде изотопов.

«Горячие ядра также могут указывать на потенциальные источники жидкой воды под их ледяной поверхностью», — сказал Гляйн, подчеркивая вероятность того, что на Эриде и Макемаке могут находиться океаны, возможно, пригодные для жизни.

Выделение метана на поверхность могло происходить до недавнего времени (с геологической точки зрения) в соответствии с другим соотношением изотопов: между углеродом-12, имеющим 6 протонов и 6 нейтронов, и углеродом-13, имеющим 6 протонов и 7 нейтронов).

«Если бы 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 Уилл Гранди из обсерватории Лоуэлла, который руководил первоначальными наблюдениями JWST. «Мы обнаружили соотношение изотопов углерода, которое предполагает относительно недавнее всплывание на поверхность».

Любопытно, что модели, разработанные для описания образования и выделения метана на Эриде и Макемаке, могут быть применимы и к спутнику Сатурна Титану. Исследования, опубликованные ранее в этом месяце, показали, что метан и другие молекулы на основе углерода, важные для жизни, возможно, не смогут достичь подземного океана Титана после некоторого пребывания на поверхности, где углеводородов много. Это поставило под сомнение предполагаемую возможную обитаемость океана Титана. Однако если метан и другие газы могут образовываться геотермально внутри скалистого ядра Титана, как это происходит на Эриде и Макемаке, то океан Титана может получать запасы химического углерода изнутри планеты, а не с ее поверхности.

Спасибо, что читаете «Капитал страны»! Получайте первыми самые важные новости в нашем Telegram-канале или Вступайте в группу в «ВКонтакте» или в «Одноклассниках»