Vědci SwRI nalezli důkazy geotermální aktivity uvnitř ledových trpasličích planet

Tým astronomů vedený Southwest Research Institute (SwRI) našel důkazy o hydrotermální nebo metamorfní aktivitě na ledových trpasličích planetách Eris a Makemake, které se nacházejí v Kuiperově pásu. Metan detekovaný na jejich povrchu má v jejich skalních jádrech výmluvné známky teplé nebo dokonce horké geochemie, která se výrazně liší od podpisu metanu na kometách.

„Vidíme některé zajímavé známky horkých časů na chladných místech,“ řekl Christopher Glein ze SwRI, odborník na planetární geochemii a hlavní autor článku o tomto objevu. „Do tohoto projektu jsem vstoupil s myšlenkou, že velké objekty Kuiperova pásu (KBO) by měly mít staré povrchy pokryté materiály zděděnými z prvotní sluneční mlhoviny, protože jejich chladné povrchy mohou uchovávat těkavé látky, jako je metan. Místo toho nám vesmírný dalekohled Jamese Webba (JWST) přinesl překvapení! Našli jsme důkazy poukazující na tepelné procesy produkující metan uvnitř Eris a Makemake.“

Kuiperův pás je rozlehlá oblast ve tvaru koblihy tvořená ledovými tělesy za oběžnou dráhou Neptunu na okraji Sluneční soustavy. Eris a Makemake jsou velikostí srovnatelné s Plutem a jeho měsícem Charonem. Tato tělesa se pravděpodobně vytvořila na počátku historie naší Sluneční soustavy, asi před 4,5 miliardami let. Astronomové věřili, že daleko od tepla našeho Slunce jsou KBO chladné, mrtvé objekty. Nově publikovaná práce ze studií JWST provedla první pozorování izotopových molekul na povrchu Eris a Makemake. Tyto takzvané izotopology jsou molekuly, které obsahují atomy s různým počtem neutronů. Poskytují data, která jsou užitečná pro pochopení planetárního vývoje.

Tým JWST měřil složení povrchů trpasličích planet, zejména poměr deuteria (těžký vodík, D) k vodíku (H) v metanu. Předpokládá se, že deuterium vzniklo při Velkém třesku a vodík je nejhojnějším prvkem ve vesmíru. Poměr D/H na planetárním tělese poskytuje informace o původu, geologické historii a cestách tvorby sloučenin obsahujících vodík.

„Střední poměr D/H, který jsme pozorovali pomocí JWST, popírá přítomnost prvotního metanu na starověkém povrchu. Primordiální metan by měl mnohem vyšší poměr D/H,“ řekl Christopher Glein. „Namísto toho poměr D/H ukazuje na geochemický původ metanu produkovaného v hlubokém nitru. Poměr D/H je jako okno. Můžeme ho v určitém smyslu použít k nahlédnutí pod povrch. Naše data naznačují zvýšené teploty ve skalnatých jádrech těchto světů, takže metan se může ´uvařit´. Molekulární dusík by se mohl vytvářet také a vidíme to na Eris. Horká jádra by také mohla ukazovat na potenciální zdroje kapalné vody pod jejich ledovým povrchem.“

Během posledních dvou desetiletí vědci zjistili, že ledové světy mohou být mnohem více vnitřně vyvinuty, než se dříve soudilo. Důkazy o podpovrchových oceánech byly nalezeny u několika ledových měsíců, jako je například Saturnův měsíc Enceladus a Jupiterův měsíc Europa. Kapalná voda je jednou z klíčových složek při určování potenciální obyvatelnosti planety. Možnost vodních oceánů uvnitř Eris a Makemake je něco, co vědci budou studovat v nadcházejících letech. Pokud je kterýkoliv z nich obyvatelný, pak by se stal nejvzdálenějším světem ve Sluneční soustavě, který by mohl podporovat život. Nalezení chemických indikátorů vnitřně řízených procesů je posune o krok tímto směrem.

„Pokud by Eris a Makemake hostily, nebo možná stále mohly hostit teplou, nebo dokonce horkou geochemii ve svých skalních jádrech, kryovulkanické procesy by pak mohly dodat metan na povrchy těchto trpasličích planet, možná v geologicky nedávné době,“ řekl Will Grundy, astronom na Lowellově observatoři, jeden z Gleinových spoluautorů a hlavní autor doprovodného článku. „Našli jsme poměr izotopů uhlíku (13 C/12 C), který naznačuje relativně nedávné obnovení povrchu.“

Tato práce je součástí změny paradigmatu v planetární vědě. Stále více se uznává, že chladné, ledové světy mohou být hřejivé u srdce. Modely vyvinuté pro tuto studii navíc poukazují na tvorbu geotermálních plynů na Saturnově měsíci Titan, který má také hojné množství metanu. Kromě toho závěr z neočekávané aktivity na Eris a Makemake podtrhuje důležitost interních procesů při utváření toho, co vidíme na velkých KBO a co je v souladu se zjištěními na Plutu.

„Po průletu sondy New Horizons kolem systému Pluta a s tímto objevem se Kuiperův pás ukazuje jako mnohem živější, pokud jde o hostitele dynamických světů, než bychom si představovali,“ řekl Glein. „Není příliš brzy na to, abychom začali uvažovat o vyslání kosmické sondy, aby proletěla kolem jiného z těchto těles, aby byla data JWST umístěna do geologického kontextu. Věřím, že budeme omráčeni zázraky, které nás čekají!“

Zdroj: https://www.eurekalert.org/news-releases/1034547 a https://phys.org/news/2024-02-scientists-evidence-geothermal-icy-dwarf.html

autor: František Martinek