Warmte die wordt gegenereerd door de aantrekkingskracht van manen, gevormd door enorme botsingen, zou de levensduur van oceanen met vloeibaar water onder het oppervlak van grote ijzige werelden in ons buitenste zonnestelsel kunnen verlengen, volgens nieuw NASA-onderzoek. Dit vergroot het aantal locaties waar buitenaards leven kan worden gevonden enorm, aangezien vloeibaar water nodig is om bekende levensvormen te ondersteunen en astronomen schatten dat er tientallen van deze werelden zijn.

"Deze objecten moeten worden beschouwd als potentiële reservoirs van water en leven, " zei Prabal Saxena van NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, hoofdauteur van het onderzoek gepubliceerd in Icarus 24 november. "Als onze studie correct is, we hebben nu misschien meer plaatsen in ons zonnestelsel die enkele van de kritieke elementen voor buitenaards leven bevatten."

Deze ijskoude werelden bevinden zich buiten de baan van Neptunus en omvatten Pluto en zijn manen. Ze staan ​​bekend als Trans-Neptunian Objects (TNO's) en zijn veel te koud om vloeibaar water op hun oppervlak te hebben. waar de temperatuur lager is dan 350 graden onder nul Fahrenheit (onder min 200 Celsius). Echter, er zijn aanwijzingen dat sommigen onder hun ijzige korst lagen van vloeibaar water kunnen hebben. Naast bulkdichtheden die vergelijkbaar zijn met andere lichamen waarvan wordt vermoed dat ze ondergrondse oceanen hebben, een analyse van het licht dat door sommige TNO's wordt gereflecteerd, onthult kenmerken van kristallijn waterijs en ammoniakhydraten. Bij de extreem lage oppervlaktetemperaturen op deze objecten, waterijs neemt een wanordelijke, amorfe vorm in plaats van de regelmatig geordende kristallen die typisch zijn in warmere gebieden, zoals sneeuwvlokken op aarde. Ook, ruimtestraling zet kristallijn waterijs om in de amorfe vorm en breekt ammoniakhydraten af, dus naar verwachting zullen ze niet lang overleven op TNO-oppervlakken. Dit suggereert dat beide verbindingen afkomstig kunnen zijn van een inwendige vloeibare waterlaag die naar de oppervlakte is uitgebarsten, een proces dat bekend staat als cryovulkanisme.

De meeste langlevende warmte in TNO's is afkomstig van het verval van radioactieve elementen die tijdens hun vorming in deze objecten zijn verwerkt. Deze warmte kan voldoende zijn om een ​​laag van de ijzige korst te smelten, het genereren van een ondergrondse oceaan en het misschien wel miljarden jaren in stand houden. Maar naarmate de radioactieve elementen vervallen tot stabielere, ze stoppen met het afgeven van warmte en het interieur van deze objecten koelt geleidelijk af, en alle ondergrondse oceanen zullen uiteindelijk bevriezen. Echter, het nieuwe onderzoek wees uit dat de zwaartekrachtinteractie met een maan voldoende extra warmte in een TNO kan genereren om de levensduur van een ondergrondse oceaan aanzienlijk te verlengen.

De baan van elke maan zal evolueren in een zwaartekracht "dans" met zijn ouderobject om de meest stabiele staat mogelijk te bereiken - cirkelvormig, uitgelijnd met de evenaar van zijn ouder, en met de maan die draait met een snelheid waarbij dezelfde kant altijd naar zijn ouder is gericht. Grote botsingen tussen hemellichamen kunnen manen genereren wanneer materiaal in een baan rond het grotere object wordt gespat en samensmelt tot een of meer manen onder zijn eigen zwaartekracht. Omdat botsingen plaatsvinden in een grote verscheidenheid aan richtingen en snelheden, het is onwaarschijnlijk dat ze in eerste instantie manen met perfect stabiele banen zullen produceren. Terwijl een door een botsing gegenereerde maan zich aanpast aan een stabielere baan, wederzijdse aantrekkingskracht zorgt ervoor dat het interieur van de ouderwereld en zijn nieuwe maan herhaaldelijk uitrekken en ontspannen, het genereren van wrijving die warmte afgeeft in een proces dat bekend staat als getijdenverwarming.

Het team gebruikte de vergelijkingen voor getijdenverwarming en berekende de bijdrage aan het "warmtebudget" voor een breed scala aan ontdekte en hypothetische TNO-maansystemen, inclusief het Eris-Dysnomia-systeem. Eris is na Pluto de op één na grootste van de momenteel bekende TNO's.

"We ontdekten dat getijdenverwarming een kantelpunt kan zijn dat tot op de dag van vandaag oceanen van vloeibaar water onder het oppervlak van grote TNO's zoals Pluto en Eris heeft bewaard, " zei Wade Henning van NASA Goddard en de Universiteit van Maryland, Collegepark, een co-auteur van de studie.

"Cruciaal, onze studie suggereert ook dat getijdenverwarming diep begraven oceanen toegankelijker kan maken voor toekomstige waarnemingen door ze dichter bij het oppervlak te brengen, " zei Joe Renaud van de George Mason University, Fairfax, Virginia, een co-auteur op het papier. "Als je een vloeibare waterlaag hebt, de extra warmte van getijdenverwarming zou de volgende aangrenzende ijslaag doen smelten."

Hoewel vloeibaar water noodzakelijk is voor het leven, het is op zich niet genoeg. Het leven heeft ook een voorraad chemische bouwstenen en een energiebron nodig. Diep onder de oceaan op aarde, bepaalde geologisch actieve plaatsen hebben complete ecosystemen die gedijen in totale duisternis, omdat hydrothermale ventilatieopeningen die 'zwarte rokers' worden genoemd, de benodigde ingrediënten leveren in de vorm van energierijke chemicaliën die zijn opgelost in oververhit water. Getijdeverwarming of warmte van het verval van radioactieve elementen kunnen beide zulke hydrothermale bronnen creëren, volgens de ploeg.

Het team wil nog nauwkeurigere modellen van getijdenverwarming en TNO-interieurs ontwikkelen en gebruiken om te bepalen hoe lang getijdenverwarming de levensduur van een oceaan met vloeibaar water kan verlengen en hoe de baan van een maan evolueert als getijdenwarmte energie dissipeert. Het team wil ook ontdekken op welk punt een oceaan van vloeibaar water ontstaat; of het zich bijna onmiddellijk vormt of dat het eerst een aanzienlijke opeenhoping van warmte vereist.