Wetenschap
Waarom er oceanen kunnen zijn in dwergplaneten voorbij Pluto – en wat dit betekent voor de waarschijnlijke overvloed aan leven
Er werd lang gedacht dat de aarde de enige planeet in ons zonnestelsel was met een oceaan, maar het begint erop te lijken dat er ondergrondse oceanen zijn, zelfs in de meest verrassende ijslichamen.
In feite lijken ijzige manen en dwergplaneten in de buitenste delen van het zonnestelsel vloeibare oceanen te hebben onder lagen dik ijs. Recent onderzoek suggereert dat er zelfs oceanen kunnen zijn in lichamen buiten Pluto. Dat is verrassend, aangezien deze lichamen oppervlaktetemperaturen hebben die ver onder de -200°C liggen.
Zeventig jaar geleden leek het aannemelijk dat de stomende atmosfeer van Venus een mondiale oceaan aan ons zicht onttrok. Dit idee werd in 1962 verworpen toen het ruimtevaartuig Mariner 2 langs Venus vloog en ontdekte dat het oppervlak te heet was voor vloeibaar water.
Het duurde niet lang voordat we ons realiseerden dat alle oceanen die zich ooit op Venus en ook op Mars bevonden, miljarden jaren geleden verdwenen zijn als gevolg van grote veranderingen in hun klimaat.
Getijdenverwarming
De revolutie in het denken die de weg vrijmaakte voor onze nieuwe kijk op de oceanen van het zonnestelsel is terug te voeren op een artikel uit 1979 van astrofysicus Stan Peale. Dit voorspelde dat de binnenste grote maan van Jupiter, Io, van binnen zo heet zou zijn dat hij vulkanisch actief zou kunnen zijn.
De warmtebron die dit mogelijk maakt is een zwaartekrachteffect:een herhaalde getijdensleep tussen Io en de volgende maan vanuit Jupiter, Europa. Europa voltooit precies één baan voor Io's twee. Io haalt daarom Europa na elke twee banen in en ontvangt een regelmatig herhaalde getijdensleep van Europa die voorkomt dat Io's baan cirkelvormig wordt.
Dit wijst erop dat de afstand van Io tot Jupiter voortdurend verandert, en daarmee ook de kracht van de veel sterkere getijdenkracht van Jupiter, die feitelijk de vorm van Io vervormt.
Herhaalde getijdenvervorming van de binnenkant verwarmt Io door interne wrijving, op dezelfde manier als wanneer je een stijve draad verschillende keren heen en weer buigt en vervolgens het nieuw gebogen deel je lip aanraakt (probeer het met een kleerhanger of een paperclip) , je zult de warmte kunnen voelen.
Peale's voorspelling van getijdenopwarming werd slechts een week na publicatie bevestigd toen Voyager-1, de eerste geavanceerde vlucht langs Jupiter, beelden terugzond van uitbarstende vulkanen op Io.
Io is een rotsachtige wereld, zonder water in welke vorm dan ook, dus dit lijkt niets met oceanen te maken te hebben. De getijdensleepboot Jupiter-Io-Europa werkt echter twee kanten op. Europa wordt ook door de getijden verwarmd, niet alleen door Io, maar ook door de volgende maan, Ganymedes.
Er is nu zeer goed bewijs dat er zich tussen de ijskoude schaal van Europa en het rotsachtige binnenland een oceaan van 100 km diep bevindt. Ganymedes kan wel drie of vier vloeistoflagen hebben, ingeklemd tussen ijslagen. In deze gevallen is de hitte die voorkomt dat het vloeibare water bevriest waarschijnlijk grotendeels van getijdenoorsprong.
Er zijn ook aanwijzingen voor een zoute, vloeibare waterzone binnen Callisto, de buitenste grote maan van Jupiter. Dit is waarschijnlijk niet te wijten aan getijdenopwarming, maar mogelijk aan de warmte die vrijkomt door het verval van radioactieve elementen.
Saturnus heeft een relatief kleine (straal van 504 km) ijzige maan genaamd Enceladus, die een interne oceaan heeft dankzij getijdenverwarming door interactie met de grotere maan genaamd Dione. We zijn er absoluut zeker van dat deze oceaan bestaat omdat de ijzige schelp van Enceladus wiebelt op een manier die alleen mogelijk is omdat deze schelp niet vastzit aan het vaste binnenste.
Bovendien werden water en sporenelementen uit deze interne oceaan bemonsterd door het Cassini-ruimtevaartuig. Uit de metingen bleek dat het oceaanwater van Enceladus moet hebben gereageerd met warm gesteente onder de oceaanbodem, en dat de chemie daar beneden geschikt lijkt om het microbiële leven te ondersteunen.
Andere oceanen
Het is een raadsel dat zelfs voor manen die geen getijdenverwarming zouden moeten hebben, en voor lichamen die helemaal geen manen zijn, het bewijsmateriaal voor interne oceanen zich blijft opstapelen. De lijst met werelden die interne oceanen kunnen hebben of ooit hebben gehad, omvat verschillende manen van Uranus, zoals Ariël, Triton, de grootste maan van Neptunus, en Pluto.
-
Een van de beste afbeeldingen die we van Ariël hebben. Krediet:NASA/JPL -
De voorgestelde mogelijke huidige omstandigheden in Eris en Makemake. Krediet:Southwest Research Institute
De dichtstbijzijnde interne oceaan bij de zon bevindt zich mogelijk in de dwergplaneet Ceres, hoewel die inmiddels misschien grotendeels bevroren is, of misschien alleen maar uit zoute slib bestaat.
Vooral verbazingwekkend vind ik de aanwijzingen voor oceaanwerelden ver voorbij Pluto. Deze komen uit recent gepubliceerde resultaten van de James Webb-ruimtetelescoop, waarbij gekeken is naar de verhoudingen van verschillende isotopen (atomen met meer of minder deeltjes die neutronen in hun kern worden genoemd) in het bevroren methaan dat Eris en Makemake omhult, twee dwergplaneten die iets kleiner en kleiner zijn. aanzienlijk verder weg dan Pluto.
De auteurs beweren dat hun waarnemingen het bewijs zijn van chemische reacties tussen het interne oceaanwater en het gesteente op de oceaanbodem, en ook van vrij jonge, mogelijk zelfs hedendaagse, waterpluimen. De auteurs suggereren dat de hitte van het verval van radioactieve elementen in het gesteente voldoende is om te verklaren hoe deze interne oceanen warm genoeg zijn gehouden om bevriezing te voorkomen.
Je vraagt je misschien af of dit alles onze kansen op het vinden van buitenaards leven zou kunnen vergroten. Het doet me verdriet om het feest te bederven, maar er waren verschillende kranten op de Lunar and Planetary Science Conference in Houston (11-15 maart) die rapporteerden dat de rots onder de bodem van de Europese oceaan te sterk moet zijn om door breuken uiteen te kunnen vallen. het soort warmwaterbronnen (hydrothermale bronnen) op de oceaanbodem creëren die het microbiële leven op de vroege aarde voedden.
Het is mogelijk dat andere ondergrondse oceanen eveneens onherbergzaam zijn. Maar tot nu toe is er nog hoop.