Jauni pierādījumi Plutona pazemes okeānam

Dabisks krāsu skats uz Plutonu, kā to redzēja NASA kosmosa kuģis New Horizons 2015. gadā. Jauni pētījumi papildina pierādījumus par virszemes okeānu zem Plutona ledus garozas. Sputnik Planitia ir vienmērīgāka izskata slāpekļa ledus attēls attēla labajā pusē. Attēls, izmantojot NASA / JHUAPL / SwRI / Alekss Pārkers.

Tagad ir zināmi vai ir aizdomas, ka vismaz vairāki pavadoņi ārējā saules sistēmā ir zem okeāna zemūdens, zem to aukstajām, ledainajām virsmām. Zinātnieki arī domā, ka pundurplanētai Plutonam, iespējams, ir arī tāda, pamatojoties uz datiem no NASA New Horizons misijas 2015. gada lidojuma. Kā šai mazajai, sasalušajai, akmeņainajai bumbiņai, kas atrodas tālu tālāk nekā Neptūns, var būt okeāns ?

Tagad Japānas un ASV zinātnieku jaunie pētījumi sniedz vairāk pierādījumu par šo intriģējošo iespēju. Rezultāti tika paziņoti Hokaido universitātes, Tokijas Tehnoloģiju institūta Zemes dzīvības zinātnes institūta, Tokushima universitātes, Osakas universitātes, Kobes universitātes un Kalifornijas universitātes Santakrusa kopīgajā preses paziņojumā. Pētnieki savus atklājumus publicēja recenzētajā žurnālā Nature Geoscience 2019. gada 20. maijā.

Jaunajā pētījumā datorsimulācijas liek domāt, ka gāzu hidrātu (klatrāta hidrātu) slānis - kristāliskas cietas cietvielas, kas fiziski atgādina ledu - starp okeānu un ārējo ledus garozu varētu saglabāt virszemes okeānu izolētu un šķidru. Bez šī izolācijas slāņa jebkurš šķidrais ūdens, iespējams, būtu sasalis pirms miljoniem vai miljardiem gadu. No darba kopsavilkuma:

Daudziem ledus Saules sistēmas ķermeņiem ir zemzemes okeāni. Plutonā Sputnik Planitia atrašanās vieta netālu no ekvatora norāda uz virszemes okeāna un vietēji atšķaidīta ledus apvalka klātbūtni. Lai uzturētu okeānu, Plutonam jāuztur siltums iekšpusē.

Pašreizējā ierosinātā Plutona iekšējā struktūra. Klātrāta (gāzes) hidrāta slānis - visticamāk, metāns - palīdzētu saglabāt Plutona iekšējo okeāna šķidrumu, bet ārējā ledus garoza paliek sasalusi. Attēls caur Kamata S. et al., Plutona okeāns ir pārklāts un izolēts ar gāzes hidrātiem. Dabas ģeoloģijas zinātne, 2019. gada 20. maijs.

Tiek uzskatīts, ka līdzīgus okeānus tādos pavadoņos kā Europa un Enceladus var noturēt šķidrā stāvoklī, gravitācijas spēkiem izraujoties no savām saimnieka planētām - Jupitera un Saturna. Tam var palīdzēt arī amonjaks un sāļi pašā ūdenī. Bet Plutonam nav lielākas planētas, kas to vilktu, tāpēc darbā jābūt citam mehānismam.

New Horizons dati liecina, ka Plutonam ir okeāns zem ārējās ledus garozas un ledus apvalks ir plānāks reģionā, ko sauc par Sputnik Planitia. Bet saskaņā ar standarta teoriju šī ledus apvalka iekšējai virsmai vajadzēja būt saplacinātai, un tā nav. Sputnik Planitia ir plašs gludu slāpekļa ledāju reģions atšķirībā no kaut kā uz Zemes.

Tagad pētnieki teorē, ka zem Sputnik Planitia atrodas izolējošs gāzes hidrātu slānis - visdrīzāk, kas sastāv no metāna. Šis izolācijas slānis palīdz uzturēt ūdeni zem pietiekami silta, lai paliktu šķidrs, bet ledus garoza paliek sasalusi. Šis slānis sastāv no gāzes hidrātiem, kristāliskām ledus veida cietām vielām, kas veidojas no gāzēm, kas ieslodzītas molekulārā ūdens sprostos. Šie hidrāti ir ļoti viskozi un ar zemu siltumvadītspēju, tāpēc tie varētu nodrošināt ideālas izolācijas īpašības.

Sputnik Planitia sīkāk. Gludā ledainā virsma (slāpekļa ledus) tiek sadalīta neregulāras formas “šūnās”, kuras gredzeno ar šaurām siles, no kurām dažas satur tumšākus materiālus. Ir arī pilskalnu un neparastu mazu bedru lauki. Ārējais ledus apvalks šajā reģionā ir plānāks nekā citur Plutonā. Attēls, izmantojot NASA / JHUAPL / SwRI.

Kopsavilkums:

Klātrāta hidrāti darbojas kā siltumizolators, neļaujot okeānam pilnībā sasalt, saglabājot ledus apvalku aukstu un nekustīgu. Visticamāk klatrāta viesgāze ir metāns, kas iegūts no priekšgājēju ķermeņiem un / vai organisko materiālu plaisāšanas karstajā akmeņainā kodolā. Slāpekļa molekulas, kuras sākotnēji saturēja un / vai vēlāk ražoja kodolā, iespējams, netiktu ieslodzītas kā klatrāta hidrāti, tā vietā nodrošinot ar slāpekli bagātu virsmu un atmosfēru. Plāna klatrāta hidrāta slāņa vāciņa izveidošana virszemes okeānā var būt svarīgs vispārējs mehānisms ilgstošu zemūdens okeānu uzturēšanai salīdzinoši lielos, bet minimāli karsētos ledainos satelītos un Kuipera jostas objektos.

Pētnieki pārbaudīja divus scenārijus, vienu ar izolējošu metāna gāzes slāni un otru bez. Bez šāda slāņa okeānam vajadzēja būt aizsaltam pirms simtiem miljonu gadu. Bet ar šo pievienoto slāni okeāns būtu palicis šķidrs, ja tas vispār nebūtu sasalis. Šajā scenārijā būtu nepieciešams, lai okeāns pilnībā sasaltu viena miljarda gadu laikā.

No kreisās uz labo: pētnieki Atsushi Tani no Kobes universitātes un Šunichi Kamata un Kiyoshi Kuramoto no Hokaido universitātes. Attēls caur Ju Kikuchi.

Visticamāk, metāna izcelsme ir Plutona kodolā. Pēc pētnieku domām, šo secinājumu apstiprina arī Plutona ļoti jutīgā atmosfēra, kurā ir daudz ūdeņraža, bet ļoti maz metāna.

Šie jaunie atklājumi ne tikai parāda, kā Plutona okeāns mūsdienās joprojām varētu būt šķidrs pat visneiedomājamākajos apstākļos, bet arī liek domāt, ka Visumā varētu būt daudz vairāk līdzīgu pasauļu. Jau tiek uzskatīts, ka okeāna pavadoņi, piemēram, Eiropa un Enceladus, kas riņķo ap lielām planētām, varētu būt izplatīti. Bet, ja pat tālai attālai, aukstā pundurplanētai kā Plutons var būt okeāns, tas varētu nozīmēt, ka mūsu galaktikā un ārpus tās pastāv vēl daudz šādu pasauļu. Tas, protams, varētu ietekmēt dzīves iespējas citur. Pēc Hokaido universitātes Šunichi Kamata, kurš vadīja pētījumu komandu:

Tas varētu nozīmēt, ka Visumā ir vairāk okeānu, nekā tika domāts iepriekš, padarot ārpuszemes dzīves esamību ticamāku.

Jupitera mēness Eiropa ir slavena ar savu virszemes okeānu, kas, iespējams, varētu atbalstīt dzīvību. Tagad šķiet, ka arī Plutonam tāda ir. Cik daudz citu tur varētu būt? Attēls caur NASA / JPL-Caltech / SETI institūtu.

New Horizons atklāja, ka Plutons ir sarežģītāka un aktīvāka pasaule, nekā parasti tika gaidīts, ar slāpekļa ledus ledājiem, ūdens ledus kalniem, metāna “sniegu” kalnos un neparastu bedrīšu reljefu Sputnik Planitia teritorijā. Tagad šķiet, ka Plutonam, iespējams, ir arī ūdens okeāns dziļi zem zemes. Pirmajā brīdī tas izklausās absurdi, taču līdzšinējie pierādījumi liecina, ka tas tur ir. Un, ja visu vietu Plutons var uzturēt okeānu, tad cik daudz okeāna planētu un pavadoņu tur varētu būt? Iespējams, ka daudz vairāk nekā jebkad agrāk uzskatīja par iespējamu.

Grunts līnija: Lielajā attālumā no saules Plutons varētu būt pēdējā vieta, no kuras jūs varētu gaidīt, lai atrastu okeānu. Bet šis jaunais pētījums papildina arvien pieaugošos pierādījumus tam, ka Plutonam tiešām ir okeāns zem tā ārējās ledus garozas. Jaunie atklājumi parāda, kā pretēji gaidītajam Plutona okeāns varētu palikt šķidrs simtiem miljonu gadu, un - pēc šo zinātnieku domām, iespējams, tas joprojām ir šodien.

Avots: Plutona okeāns ir ierobežots un izolēts ar gāzes hidrātiem

Via Hokkaido universitāte