Onder Pluto's "hart" ligt een koude, modderige oceaan van waterijs, volgens gegevens van NASA's New Horizons-missie. In een artikel dat vandaag in het tijdschrift is gepubliceerd: Natuur , het New Horizons-team, waaronder onderzoekers van MIT, meldt dat het meest prominente oppervlaktekenmerk van de dwergplaneet - een hartvormig gebied genaamd Tombaugh Regio - een uitpuilende, stroperig, vloeibare oceaan net onder het oppervlak.

Het bestaan ​​van een ondergrondse oceaan kan een al lang bestaande puzzel oplossen:al tientallen jaren astronomen hebben waargenomen dat Tombaugh Regio, dat is Pluto's helderste gebied, bijna precies tegenovergesteld uitlijnt met de maan van de dwergplaneet, Charon, in een gesloten oriëntatie die een overtuigende verklaring ontbeerde.

Een dikke, zware oceaan, de nieuwe gegevens suggereren, kan hebben gediend als een "zwaartekrachtafwijking, " of gewicht, die een grote rol zou spelen in het touwtrekken van Pluto en Charon. Gedurende miljoenen jaren, de planeet zou zijn rondgedraaid, de ondergrondse oceaan en het hartvormige gebied erboven op één lijn brengen, bijna precies tegenovergesteld langs de lijn die Pluto en Charon verbindt.

"Pluto is moeilijk te doorgronden op zoveel verschillende niveaus, ", zegt New Horizons-medeonderzoeker Richard Binzel, hoogleraar aarde, atmosferische en planetaire wetenschappen aan het MIT. Binzel is ook een gezamenlijke professor in lucht- en ruimtevaarttechniek en een faculteitsfiliaal van het MIT Kavli Institute. "Mensen hadden overwogen of je ergens op Pluto een ondergrondse laag water zou kunnen krijgen. Wat verrassend is, is dat we informatie zouden hebben van een flyby die een overtuigend argument zou geven waarom daar een ondergrondse oceaan zou kunnen zijn. Pluto gaat gewoon door met verras ons."

Functies van een flyby

Op 19 januari, 2006, Nieuwe horizonten, een ruimtevaartuig ter grootte van een babyvleugel, gelanceerd vanaf Cape Canaveral, Florida, op een reis van negen jaar naar de verre dwergplaneet van het zonnestelsel. Op 14 juli, 2015, de sonde naderde Pluto en bracht de volgende drie maanden door met het observeren van het oppervlak voordat hij de flyby voltooide en verder ging naar de Kuipergordel.

Tijdens zijn vlucht langs Pluto, New Horizons verzamelde metingen van oppervlaktekenmerken, inclusief de afmetingen van Pluto's heldere, hartvormig gebied. Vooral, het ruimtevaartuig gericht op een cirkelvormig gebied in zijn linker "ventrikel, " genaamd Spoetnik Planitia, waarvan wordt gedacht dat het een gigantisch inslagbassin is. Uit de metingen van de sonde, Binzel en zijn collega's bepaalden de grootte en diepte van Sputnik Planitia.

"Het is qua grootte vergelijkbaar met de grootste bassins op Mercurius en Mars, ' zegt Binzel.

De onderzoekers stelden vast dat het hartvormige gebied, en Spoetnik Planitia in het bijzonder, is bijna precies tegenover Charon uitgelijnd.

"De gegevens van New Horizons zeggen dat het niet alleen tegenover Charon is, maar het is bijna precies het tegenovergestelde, " zegt Binzel. "Dus we vroegen, wat is de kans dat dat willekeurig gebeurt? En het is minder dan 5 procent dat het zo perfect het tegenovergestelde zou zijn. En dan wordt de vraag wat was het dat deze uitlijning veroorzaakte?"

Een stroperige oceaan

Het enorme bassin lijkt ook extreem helder in vergelijking met de rest van de planeet, en de reden, de gegevens van New Horizons suggereren, is dat het is gevuld met bevroren stikstofijs.

Eerder, Binzel en het New Horizons-team hadden bewijs gevonden dat deze vloeibare stikstof constant verfrissend kan zijn, of convectie, als gevolg van een zwakke plek op de bodem van het bassin. Deze zwakke plek kan warmte door Pluto's binnenste laten stijgen om het ijs continu te convecteren. erover borrelen "zoals kokende havermout, ' zegt Binzel.

Aan het New Horizons-team, een zwakke plek in het stroomgebied van Spoetnik Planitia suggereert dat de aardkorst, vooral in deze regio, moet vrij dun zijn. Als een enorm botslichaam inderdaad het bassin heeft gecreëerd, het kan ook materiaal onder het oppervlak hebben geactiveerd om de dunne korst naar buiten te duwen, het veroorzaken van een "positieve zwaartekrachtafwijking, " of een dikke, zware massa, dat zou hebben geholpen om de regio op één lijn te brengen met Charon.

Maar wat voor soort materiaal zou voldoende zwaartekracht creëren om de planeet te heroriënteren ten opzichte van zijn maan? Om dit te beantwoorden, het team wendde zich tot een geofysisch model van Pluto's interieur, werken in metingen van het New Horizons-ruimtevaartuig.

"Pluto is klein genoeg om bijna afgekoeld te zijn, maar heeft nog steeds een beetje warmte, en het is ongeveer 2 procent van het warmtebudget van de aarde, in termen van hoeveel energie eruit komt, "zegt Binzel. "Dus hebben we Pluto's grootte berekend met zijn interne warmtestroom, en ontdekte dat onder Spoetnik Planitia, bij die temperaturen en drukken, je zou een zone van waterijs kunnen hebben die op zijn minst stroperig kan zijn. Het is geen vloeistof, stromende oceaan, maar misschien slordig. En we ontdekten dat deze uitleg de enige manier was om de puzzel in elkaar te zetten die enige zin lijkt te hebben."

Een ijskoud hart

Naast de afstemming met Charon, Pluto's hart ligt bijna precies op de evenaar - een locatie die Binzel's afgestudeerde student en co-auteur Alissa Earle heeft ontdekt, heeft de regio mogelijk geholpen om de uitlijning met Charon stevig op zijn plaats te houden.

In een apart artikel dat in september online is gepubliceerd in het tijdschrift Icarus, Earle modelleerde Pluto's oppervlaktetemperaturen over miljoenen jaren en ontdekte dat terwijl de polen wilde temperatuurschommelingen ervaren, met lange koude winters en even lang, hete zomers, de evenaar heeft meer gematigde temperaturen. Dat komt omdat het vrij regelmatig door dag en nacht gaat, elke drie dagen.

Earle ontdekte dat als helder ijs zich ophoopt aan de polen, het smelt gewoon weg als de zomer terugkeert. Maar als datzelfde ijs zich vormt nabij de evenaar, het wordt nooit warm genoeg om weg te smelten.

"Wat de evenaar uniek maakt is, als je daar een lichtpuntje zet, omdat het nooit te warm of te koud wordt, dan blijft het lichtpuntje altijd koud, Earle zegt. Als ijs zich ophoopt op de evenaar, het kan eraan hangen."

Earle modelleerde de temperaturen in de regio over miljoenen jaren, kijkend naar de helling van Pluto's as, zijn oriëntatie op de zon, en de dagelijkse rotatie. Van dit alles, ze ontdekte dat de ijskap van Spoetnik Planitia waarschijnlijk al miljoenen jaren bestaat. De langlevende ijsafzetting op Pluto's "hart" kan ook een rol hebben gespeeld bij het oriënteren van de planeet naar zijn maan.

"Dit bassin heeft er waarschijnlijk al heel lang gestaan ​​en had deze heldere ijsplek al heel lang, ', zegt Earl. 'En dat heeft misschien geholpen om het te laten draaien tot waar het nu is.'