Óceán hullámzott a Plútó felszínén

2020.06.26. 06:59

A Plútóról hagyományosan azt gondolták, hogy jéggombócként kezdte karrierjét, majd a radioaktív bomlás termelte hő belül lassan megolvasztotta. Most viszont a bolygóról készült felvételek alapján inkább úgy tűnik, hogy eredetileg nagy óceánok lehettek rajta, amelyek idővel kívül jéggé kérgesedtek.

A Kaliforniai Egyetem Santa Cruz-i kampuszának (UCSC) legújabb kutatásai szerint a Plútó – a Naprendszer határvidékét alkotó Kuiper-öv más nagyobb objektumaival egyetemben – folyékony óceánokat hordozhatott a felszínén, amelyek csak lassan dermedtek jéggé. A bolygóról készült felvételek és a számítások alapján a Plútó kialakulása közben az akkréció – az égitestet alkotó anyag összesűrűsödése – elegendő hőt termelhetett ahhoz, hogy a víz folyékony formában legyen jelen.

Sőt, az óceán az időközben kialakult vastag jégpáncél alatt mind a mai napig létezhet, dacára annak, hogy a törpebolygó a Naprendszer peremvidékén, csillagunk melegétől oly távol rója égi útját.  

Naprendszerünknek azon a környékén nagyon más viszonyok uralkodnak, mint amilyenekhez itt, a Nap melengető közelségében hozzászoktunk. A Plútó egén örök éjszaka honol, hiszen a Nap méretével és fényével alig tűnik ki a többi csillag közül. A főleg nitrogénből, metánból és szén-monoxidból álló légkör nyomása legfeljebb százezrede a földiének, a felszíni hőmérséklet pedig -200°C alatti, tehát nemhogy a víz kőkemény jéggé dermed ott, de még a légkör gázai is folyékony vagy szilárd formában vannak jelen.

A Plútó a Charon felszínéről (illusztráció)Forrás: Science Photo Library via AFP/MARK GARLICK/SCIENCE PHOTO LIBRARY/Mark Garlick/Science Photo Libra

Forró kezdet

A Nature Geoscience legutóbbi számában felvázolt „forró kezdet" forgatókönyv gyökeresen különbözik a Plútó eredetéről vallott hagyományos felfogástól. Az eredeti elképzelés szerint a Naprendszer legkülső bolygója jég- és kőgolyóként indult, és a belsejében zajló radioaktív bomlás termelte azt a hőt, amely idővel az örökké fagyos jégkéreg alatt megolvasztotta a vizet, és felszín alatti óceánokat hozott létre.

A Plútó hőmérsékleti viszonyainak alakulása, benne a lehetőséggel, hogy egy óceán a mai napig létezhet a bolygón, régóta foglalkoztatja a szakmát – mondta el a Francis Nimmo, a UCSC föld- és bolygótudományi professzora és a cikk egyik szerzője. – Most, hogy a NASA New Horizons missziója révén nagyfelbontású képekkel rendelkezünk a Plútó felszínéről, összevethetjük a látottakat a különböző hőfejlődési modellek jóslataival."

Mivel a víz fagyáskor kitágul, olvadáskor pedig zsugorodik, a „forró kezdet" és a „hideg kezdet" forgatókönyvek várhatóan másképp alakították a bolygó tektonikáját és a belőle eredő felszíni képződményeket – magyarázta a cikket első szerzőként jegyző Carver Bierson, a UCSC doktorandusza.

„Ha hideg volt az indulás, és a jég időközben olvadt meg belül, a Plútónak össze kellett húzódnia, és ennek a jegyeit hordozná a felszínén. Ha viszont melegen indult, tágulnia kellett, ahogy az óceán megfagyott, és a felszín a tágulás jegyeit mutatná – fejtette ki Bierson. – Mármost számos tágulásra utaló jelet látunk, de zsugorodásra semmi bizonyíték nem utal, ezért a megfigyelések inkább azt erősítik, hogy a Plútó folyékony óceánnal a felszínén kezdte karrierjét."

A hideg indulás esetében a hőmérsékleti és tektonikus fejlődés kicsit komplikáltabb pályát írt volna le, ugyanis egy kezdeti fokozatos olvadás után a felszín alatti óceán újra fagyásnak indulhatott. Ezért a felszín eleinte zsugorodott, majd később tágult volna. A meleg indulás esetében viszont a Plútó teljes történetét a tágulás jellemezhette.

A Plútó legkorábbi felszíni jellemzőire nehezebb következtetni, de úgy tűnik, hogy a felszín az ősidőkben és újabban egyaránt tágulhatott" – szögezte le Nimmo.

Fagyott tó a Plútó felszínén (Illusztráció)Forrás: leemage via AFP/©Ron Miller/Novapix/Leemage/Ron Miller

Más égitestek karrierje is hasonlóan indulhatott

A következő kérdés az, hogy vajon elegendő energia állt-e rendelkezésre a meleg indulás megvalósulásához. A két szóba jöhető energiaforrás a kőzet radioaktív elemeinek bomlásából származó hő, illetve a protobolygót bombázó anyagdarabok becsapódásakor felszabaduló gravitációs energia.

Bierson számításai azt mutatták, hogy ha a gravitációs energia egésze hő formájában őrződött volna meg, a keletkező bolygó felszínén óhatatlanul folyékony óceán alakult volna ki. A gyakorlatban viszont ennek a hőnek egy jelentős része az űrbe sugárzódhatott ki, különösen ha a gyarapodó anyag akkréciója lassan zajlott.

„Nagyban meghatározta a bolygó hőmérsékleti evolúcióját a kialakulásának pontos mikéntje – hangsúlyozta Nimmo. – Ha lassan állt össze, a felszíni becsapódások hője kisugárzott az űrbe, ha viszont elég gyorsan, a hő a bolygón rekedt."

A Sputnik Planum (bal oldalt) és a síkságot körülölelő hegyek (jobb oldalt)Forrás: NASA / New Horizons

A kutatók számításai szerint ha a Plútó 30 ezer évnél rövidebb idő alatt alakult ki, akkor a „forró kezdet" forgatókönyv volt a legvalószínűbb. Ha viszont az akkréció évmilliókig elhúzódott, akkor a forró kezdet csak úgy valósulhatott meg, ha néhány jelentős tömegű objektum csapódott be a keletkező bolygóba, és a belőlük származó energia mélyen a planéta belsejében tárolódott.

Az új eredményekből az is következik, hogy a Kuiper-öv más méretesebb égitestjei is melegen, folyékony vízzel a felszínükön indulhattak neki pályafutásuknak, és akár óceánokat is hordhattak felszínükön. Közülük a legnagyobbakon, így az Eris és a Makemake törpebolygókon akár a mai napig fennmaradhattak ezek az óceánok. Még ebben a Naptól távoli, hideg környezetben is előfordulhatott, hogy gyorsan és forrón, folyékony óceánokkal a felszínükön alakultak ki világok" – szögezte le Nimmo.