Science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Wetenschappers hebben bewijs gevonden voor geothermische activiteit op ijzige dwergplaneten

‘Ik kwam bij dit project terecht met de gedachte dat grote Kuipergordelobjecten (KBO’s) oude oppervlakken zouden moeten hebben die bevolkt worden door materialen die zijn geërfd van de oorspronkelijke zonnenevel, omdat hun koude oppervlakken vluchtige stoffen zoals methaan kunnen vasthouden. In plaats daarvan gaf de James Webb Space Telescope (JWST) ons een verrassing. We hebben bewijs gevonden dat wijst op thermische processen die methaan produceren binnen Eris en Makemake."

De Kuipergordel is een uitgestrekt donutvormig gebied van ijslichamen voorbij de baan van Neptunus, aan de rand van het zonnestelsel. Eris en Makemake zijn qua grootte vergelijkbaar met Pluto en zijn maan Charon. Deze lichamen zijn waarschijnlijk vroeg in de geschiedenis van ons zonnestelsel gevormd, ongeveer 4,5 miljard jaar geleden. Verre van de hitte van onze zon werd aangenomen dat KBO's koude, dode objecten waren.

Nieuw gepubliceerd werk van JWST-studies deed de eerste waarnemingen van isotopische moleculen op de oppervlakken van Eris en Makemake. Deze zogenaamde isotopologen zijn moleculen die atomen bevatten met een verschillend aantal neutronen. Ze leveren gegevens op die nuttig zijn bij het begrijpen van de planetaire evolutie.

Het JWST-team heeft de samenstelling van de oppervlakken van de dwergplaneten gemeten, met name de verhouding tussen deuterium (zware waterstof, D) en waterstof (H) in methaan. Er wordt aangenomen dat deuterium is gevormd tijdens de oerknal, en waterstof is de meest voorkomende kern in het universum. De D/H-verhouding op een planetair lichaam levert informatie op over de oorsprong, de geologische geschiedenis en de vormingsroutes van verbindingen die waterstof bevatten.

SwRI-wetenschappers gebruikten gegevens van de James Webb-ruimtetelescoop om de ondergrondse geothermische processen te modelleren die zouden kunnen verklaren hoe methaan op de oppervlakken van Eris en Makemake terechtkwam, twee dwergplaneten in de verre Kuipergordel. De illustratie wijst op drie mogelijkheden, waaronder de mogelijkheid dat er vloeibaar water bestaat in deze ijskoude lichamen aan de rand van het zonnestelsel, ver van de hitte van de zon. Krediet:Southwest Research Institute

"De gematigde D/H-ratio die we met JWST hebben waargenomen, logenstraft de aanwezigheid van primordiaal methaan op een oud oppervlak. Primordiaal methaan zou een veel hogere D/H-ratio hebben", aldus Glein.

‘In plaats daarvan wijst de D/H-verhouding op de geochemische oorsprong van methaan dat in het diepe binnenland wordt geproduceerd. De D/H-verhouding is als een venster. We kunnen het in zekere zin gebruiken om in de ondergrond te kijken. rotsachtige kernen van deze werelden zodat methaan kan worden gekookt. Moleculaire stikstof (N2 ) zou ook geproduceerd kunnen worden, en we zien het op Eris. Hete kernen kunnen ook wijzen op potentiële bronnen van vloeibaar water onder hun ijskoude oppervlakken."

De afgelopen twintig jaar hebben wetenschappers geleerd dat ijzige werelden veel meer intern kunnen evolueren dan ooit werd gedacht. Bewijs voor ondergrondse oceanen is gevonden bij verschillende ijzige manen, zoals Saturnusmaan Enceladus en Jupiters maan Europa. Vloeibaar water is een van de belangrijkste ingrediënten bij het bepalen van de potentiële bewoonbaarheid van de planeet.

De mogelijkheid van wateroceanen in Eris en Makemake is iets dat wetenschappers de komende jaren gaan bestuderen. Als een van beide bewoonbaar is, zou het de meest afgelegen wereld in het zonnestelsel worden die mogelijk leven zou kunnen ondersteunen. Het vinden van chemische indicatoren van intern aangestuurde processen brengt hen een stap in deze richting.

"Als Eris en Makemake warme of zelfs hete geochemie in hun rotsachtige kernen zouden herbergen, of misschien nog steeds zouden kunnen herbergen, zouden cryovulkanische processen methaan aan de oppervlakken van deze planeten kunnen afleveren, misschien in geologisch recente tijden," zei Dr. Will Grundy, een astronoom bij Lowell Observatory, een van Gleins co-auteurs en hoofdauteur van een begeleidend artikel.

"We hebben een koolstofisotoopverhouding gevonden ( 13 C/ 12 C) dat suggereert dat er sprake is van een relatief recent herstel."

Dit werk maakt deel uit van een paradigmaverschuiving in de planetaire wetenschap. Het wordt steeds meer erkend dat koude, ijzige werelden warm van hart kunnen zijn. Modellen die voor dit onderzoek zijn ontwikkeld, wijzen bovendien op de vorming van geothermische gassen op Saturnusmaan Titan, die ook veel methaan bevat. Bovendien onderstreept de gevolgtrekking van onverwachte activiteit op Eris en Makemake het belang van interne processen bij het vormgeven van wat we zien bij grote KBO's, en komt dit overeen met bevindingen bij Pluto.

"Na de New Horizons-vlucht langs het Pluto-systeem, en met deze ontdekking, blijkt de Kuipergordel veel levendiger te zijn in termen van het herbergen van dynamische werelden dan we ons hadden kunnen voorstellen", aldus Glein. "Het is niet te vroeg om na te denken over het sturen van een ruimtevaartuig om langs een ander van deze hemellichamen te vliegen om de JWST-gegevens in een geologische context te plaatsen. Ik geloof dat we versteld zullen staan ​​van de wonderen die ons te wachten staan."

Het artikel is gepubliceerd in het tijdschrift Icarus .

Meer informatie: Christopher R. Glein et al, Gematigde D/H-verhoudingen in methaanijs op Eris en Makemake als bewijs van hydrothermische of metamorfe processen in hun interieur:geochemische analyse, Icarus (2024). DOI:10.1016/j.icarus.2024.115999

Aangeboden door Southwest Research Institute




Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Kunnen huisdieren apenpokken krijgen? Het is zeldzaam, maar experts zeggen ja - dit is wat je moet weten
  2. Openbare bronnen stimuleren de ontdekking van medicijnen en bieden inzicht in de eiwitfunctie
  3. Meer dan honderd grienden die aan de westkust van Australië zijn gestrand, zijn gered, zegt de onderzoeker
  4. Drones valideren het aantal walrussen in satellietbeelden vanuit de ruimte
  5. Onderzoekers genereren tomaten met verbeterde antioxiderende eigenschappen door genetische manipulatie
  6. 'S Werelds botanische tuinen bevatten een derde van alle bekende plantensoorten, en help de meest bedreigde te beschermen
  7. De evolutionaire oorsprong van de darm
  8. Waarom bezorgen bepaalde ervaringen ons kippenvel?
  9. Hoe kunnen er pitloze druiven zijn? Hoe kunnen ze zich voortplanten?

Wetenschap