Метан, обнаруженный на их поверхностях, имеет явные признаки теплой или даже горячей геохимии в их скалистых ядрах, что заметно отличается от сигнатуры метана из кометы.
"Мы видим некоторые интересные признаки жарких периодов в прохладных местах", - сказал доктор Кристофер Глейн из SwRI, эксперт по планетарной геохимии и ведущий автор статьи об этом открытии.
"Я пришел к этому проекту, думая, что крупные объекты пояса Койпера (KBO) должны иметь древние поверхности, населенные материалами, унаследованными от первичной солнечной туманности, поскольку их холодные поверхности могут сохранять летучие вещества, такие как метан. Вместо этого космический телескоп Джеймса Уэбба (JWST) преподнес нам сюрприз. Мы нашли свидетельства, указывающие на тепловые процессы, приводящие к образованию метана внутри Эриды и Макемаке."
Пояс Койпера - это обширная область ледяных тел за орбитой Нептуна на краю солнечной системы. Эрида и Макемаке сравнимы по размерам с Плутоном и его спутником Хароном. Эти тела, вероятно, сформировались на заре истории нашей Солнечной системы, около 4,5 миллиардов лет назад. Считалось, что KBO, находящиеся вдали от тепла нашего солнца, являются холодными, мертвыми объектами.
Недавно опубликованная работа JWST studies позволила впервые наблюдать изотопные молекулы на поверхностях Эриды и Макемаке. Эти так называемые изотопологи представляют собой молекулы, которые содержат атомы с разным количеством нейтронов. Они предоставляют данные, полезные для понимания эволюции планет.
Команда JWST измерила состав поверхностей карликовых планет, в частности соотношение дейтерия (тяжелого водорода, D) к водороду (H) в метане. Соотношение D / H на планетарном теле дает информацию о происхождении, геологической истории и путях образования соединений, содержащих водород.
"Умеренное соотношение D / H, которое мы наблюдали с помощью JWST, опровергает присутствие первичного метана на древней поверхности. Первичный метан имел бы гораздо более высокое соотношение D / H", - сказал Глейн.
"Вместо этого отношение D / H указывает на геохимическое происхождение метана, образующегося в глубоких недрах. Отношение D / H похоже на окно. В некотором смысле мы можем использовать его, чтобы заглянуть в недра. Наши данные свидетельствуют о повышенных температурах в скалистых ядрах этих миров, так что может образовываться метан. Молекулярный азот (N2) также может образовываться, и мы видим это на Эриде. Горячие ядра также могут указывать на потенциальные источники жидкой воды под их ледяными поверхностями."
За последние два десятилетия ученые узнали, что ледяные миры могут быть гораздо более развитыми изнутри, чем считалось ранее. Признаки наличия подземных океанов были обнаружены на нескольких ледяных спутниках, таких как спутник Сатурна Энцелад и спутник Юпитера Европа. Жидкая вода является одним из ключевых компонентов при определении потенциальной обитаемости планеты.
Возможность существования водных океанов внутри Эриды и Макемаке - это то, что ученые собираются изучить в ближайшие годы. Если какая-либо из них пригодна для жизни, то она станет самым удаленным миром в Солнечной системе, на котором, возможно, может поддерживаться жизнь. Поиск химических индикаторов внутренних процессов делает их шагом в этом направлении.
"Если Эрида и Макемаке содержали или, возможно, все еще могут содержать теплую или даже горячую геохимию в своих скалистых ядрах, криовулканические процессы могли бы затем доставить метан на поверхности этих планет, возможно, в геологически недавнее время", - сказал доктор Уилл Гранди, астроном из обсерватории Лоуэлла, один из соавторов Глейна и ведущий автор сопутствующей статьи.
Эта работа является частью смены парадигмы в планетологии. Все чаще признается, что холодные, ледяные миры могут быть теплыми. Модели, разработанные для этого исследования, дополнительно указывают на образование геотермальных газов на спутнике Сатурна, Титане, который также богат метаном. Более того, вывод о неожиданной активности на Эриде и Макемаке подчеркивает важность внутренних процессов в формировании того, что мы видим на крупных KBO, и согласуется с результатами, полученными на Плутоне.
"После облета системы Плутона New Horizons и благодаря этому открытию пояс Койпера оказывается гораздо более оживленным с точки зрения размещения динамичных миров, чем мы могли себе представить", - сказал Глейн. "Еще не слишком рано начинать думать об отправке космического корабля для полета к другому из этих тел, чтобы поместить данные JWST в геологический контекст. Я верю, что мы будем ошеломлены ожидающими нас чудесами."
Источник: Юго-Западный исследовательский институт
На изображении ниже:
Ученые SwRI использовали данные космического телескопа Джеймса Уэбба для моделирования подповерхностных геотермальных процессов, которые могли бы объяснить, как метан оказался на поверхности Эриды и Макемаке, двух карликовых планет в далеком поясе Койпера. Иллюстрация указывает на три возможности, включая возможность существования жидкой воды внутри этих ледяных тел на краю солнечной системы, вдали от солнечного тепла.
Дополнительные материалы
