Τι βρίσκεται κάτω από την παγωμένη καρδιά του Πλούτωνα; Νέα έρευνα δείχνει ότι μπορεί να υπάρχει ένας αλμυρός ωκεανός σαν «Νεκρά Θάλασσα» πάχους άνω των 100 χιλιομέτρων.
«Τα θερμικά μοντέλα του εσωτερικού του Πλούτωνα και τα τεκτονικά στοιχεία που βρέθηκαν στην επιφάνεια υποδηλώνουν ότι μπορεί να υπάρχει ένας ωκεανός, αλλά δεν είναι εύκολο να συμπεράνουμε το μέγεθός του ή οτιδήποτε άλλο γι 'αυτόν», δήλωσε ο Μπράντον Τζόνσον από το Πανεπιστήμιο του Μπράουν. «Καταφέραμε να θέσουμε κάποιους περιορισμούς στο πάχος του και να πάρουμε κάποιες ενδείξεις σχετικά με τη σύνθεση.»
Η έρευνα του Τζόνσον και της ομάδας του επικεντρώθηκε στην «καρδιά» του Πλούτωνα - μια περιοχή που ονομάζεται ανεπίσημα Sputnik Planum, η οποία φωτογραφήθηκε από το διαστημικό σκάφος New Horizons κατά τη διάρκεια της πτήσης του Πλούτωνα τον Ιούλιο του 2015.
Ο κύριος ερευνητής του New Horizons Alan Stern χαρακτήρισε το Sputnik Planum «μία από τις πιο εκπληκτικές γεωλογικές ανακαλύψεις σε 50 και πλέον χρόνια πλανητικής εξερεύνησης» και προηγούμενη έρευνα έδειξε ότι η περιοχή φαίνεται να ανανεώνεται συνεχώς από την τρέχουσα μεταφορά πάγου.
Η καρδιά είναι μια λεκάνη πλάτους 900 χιλιομέτρων - μεγαλύτερη από το Τέξας και την Οκλαχόμα σε συνδυασμό - και τουλάχιστον το δυτικό μισό φαίνεται να έχει σχηματιστεί από μια πρόσκρουση, πιθανώς από ένα αντικείμενο 200 χιλιόμετρα πλάτος ή μεγαλύτερο.
Ο Johnson και οι συνεργάτες του Timothy Bowling του Πανεπιστημίου του Σικάγου και ο Alexander Trowbridge και ο Andrew Freed από το Πανεπιστήμιο Purdue διαμόρφωσαν τη δυναμική κρούσης που δημιούργησε έναν τεράστιο κρατήρα στην επιφάνεια του Πλούτωνα και επίσης εξέτασε τη δυναμική μεταξύ του Πλούτωνα και του φεγγαριού του Charon.
Τα δύο είναι παλιρροιακά κλειδωμένα μεταξύ τους, πράγμα που σημαίνει ότι δείχνουν πάντα ο ένας τον άλλον το ίδιο πρόσωπο που περιστρέφονται. Το Sputnik Planum κάθεται απευθείας στον παλιρροιακό άξονα που συνδέει τους δύο κόσμους. Αυτή η θέση δείχνει ότι η λεκάνη έχει αυτό που ονομάζεται θετική ανωμαλία μάζας - έχει μεγαλύτερη μάζα από το μέσο όρο για τον παγωμένο φλοιό του Πλούτωνα. Καθώς η βαρύτητα του Charon τραβά τον Πλούτωνα, θα τραβήξει αναλογικά περισσότερο σε περιοχές υψηλότερης μάζας, οι οποίες θα γέρνουν τον πλανήτη έως ότου το Sputnik Planum ευθυγραμμιστεί με τον παλιρροιακό άξονα.
Έτσι, αντί να είναι μια τρύπα στο έδαφος, ο κρατήρας στην πραγματικότητα έχει γεμίσει ξανά. Μέρος του έχει γεμίσει από τον μεταφορικό πάγο αζώτου. Ενώ αυτό το στρώμα πάγου προσθέτει κάποια μάζα στη λεκάνη, δεν είναι αρκετά παχύ για να κάνει το Sputnik Planum να έχει θετική μάζα.
Το υπόλοιπο αυτής της μάζας, είπε ο Τζόνσον, μπορεί να δημιουργηθεί από ένα υγρό που κρύβεται κάτω από την επιφάνεια.
Ο Τζόνσον και η ομάδα του το εξήγησαν ως εξής:
Σαν μια μπάλα μπόουλινγκ που πέφτει σε ένα τραμπολίνο, μια μεγάλη πρόσκρουση δημιουργεί ένα βαθούλωμα στην επιφάνεια ενός πλανήτη, ακολουθούμενο από μια ανάκαμψη. Αυτή η ανάκαμψη τραβά το υλικό προς τα πάνω από βαθιά στο εσωτερικό του πλανήτη. Εάν αυτό το ανυψωμένο υλικό είναι πυκνότερο από αυτό που εκτοξεύτηκε από την πρόσκρουση, ο κρατήρας καταλήγει με την ίδια μάζα που είχε πριν από την σύγκρουση. Αυτό είναι ένα φαινόμενο που οι γεωλόγοι αναφέρονται ως ισοστατική αντιστάθμιση.
Το νερό είναι πιο πυκνό από τον πάγο. Επομένως, εάν υπήρχε ένα στρώμα υγρού νερού κάτω από το κέλυφος του πάγου του Πλούτωνα, μπορεί να είχε βελτιωθεί μετά την πρόσκρουση του Sputnik Planum, βράδυ από τη μάζα του κρατήρα. Εάν η λεκάνη ξεκίνησε με ουδέτερη μάζα, τότε το στρώμα αζώτου που εναποτέθηκε αργότερα θα ήταν αρκετό για να δημιουργήσει μια θετική ανωμαλία μάζας.
«Αυτό το σενάριο απαιτεί υγρό ωκεανό», είπε ο Τζόνσον. «Θέλαμε να τρέξουμε μοντέλα υπολογιστών του αντίκτυπου για να δούμε αν αυτό είναι κάτι που θα συνέβαινε πραγματικά. Αυτό που βρήκαμε είναι ότι η παραγωγή μιας θετικής μάζας ανωμαλίας είναι στην πραγματικότητα αρκετά ευαίσθητη στο πόσο παχύ είναι το στρώμα του ωκεανού. Είναι επίσης ευαίσθητο στο πόσο αλμυρό είναι ο ωκεανός, επειδή η περιεκτικότητα σε αλάτι επηρεάζει την πυκνότητα του νερού. "
Τα μοντέλα προσομοίωσαν την επίδραση ενός αντικειμένου αρκετά μεγάλο για να δημιουργήσουν μια λεκάνη του μεγέθους του Sputnik Planum που χτυπά τον Πλούτωνα με την αναμενόμενη ταχύτητα για αυτό το μέρος στο ηλιακό σύστημα. Η προσομοίωση προέβλεπε διάφορα πάχη του στρώματος νερού κάτω από το φλοιό, από καθόλου νερό έως ένα στρώμα πάχους 200 χιλιομέτρων.
Το σενάριο που αναδόμησε καλύτερα το παρατηρούμενο βάθος μεγέθους του Sputnik Planum, παράλληλα παράγοντας έναν κρατήρα με αντισταθμισμένη μάζα, ήταν ένα στο οποίο ο Πλούτωνας έχει στρώμα ωκεανού πάχους άνω των 100 χιλιομέτρων, με αλατότητα περίπου 30 τοις εκατό.
«Αυτό που μας λέει είναι ότι αν το Sputnik Planum είναι πράγματι θετική ανωμαλία μάζας - και φαίνεται σαν να είναι - αυτό το ωκεάνιο στρώμα τουλάχιστον 100 χιλιομέτρων πρέπει να είναι εκεί», είπε ο Τζόνσον. «Είναι εκπληκτικό για μένα που έχετε τόσο πολύ αυτό το σώμα στο ηλιακό σύστημα που μπορεί να έχει ακόμα υγρό νερό.»
Ο Τζόνσον αυτός και άλλοι ερευνητές θα συνεχίσουν να μελετούν τα δεδομένα που έστειλαν οι New Horizons για να πάρουν μια σαφέστερη εικόνα του ενδιαφέροντος εσωτερικού και του πιθανού ωκεανού του Πλούτωνα.
Περαιτέρω ανάγνωση: Πανεπιστήμιο Brown, New Horions / APL
