Jedną z najbardziej charakterystycznych cech Plutona jest jego serce. Część tego obszaru znana jako Sputnik Planitia może skrywać ciekły ocean pod grubą, lodową skorupą. Jak przekonują naukowcy, izolacyjna warstwa hydratów gazowych może powstrzymywać podpowierzchniowy ocean przed zamarzaniem.
W lipcu 2015 roku należąca do NASA sonda kosmiczna New Horizons przeleciała w pobliżu Plutona dostarczając pierwsze szczegółowe obrazy tej odległej planety karłowatej i jej księżyców. Fotografie pokazały nieoczekiwaną topografię Plutona, w tym biały elipsoidalny basen o nazwie Sputnik Planitia i wielkości mniej więcej Teksasu, zlokalizowany w pobliżu równika.
Region ten jest częścią lewego płata dużej, jasnej struktury zwanej Tombaugh Regio, która przypomina kształtem serce – najbardziej charakterystyczną cechę tej planety karłowatej. Badacze uważają, że pod lewym płatem „serca” plutona może znajdować się płynny ocean, który jest chroniony przed zamarznięciem przez warstwę hydratów gazowych.
Rezultaty badań ukazały się w piśmie „Nature Geoscience”.
Na istnienie oceanu ciekłej wody pod powierzchnią Plutona wskazuje szereg obserwacji. Są to m.in. anomalie grawitacyjne czy cechy tektoniczne - głębokie pęknięcia we wspomnianym obszarze, które wydają się pochodzić z zachodzących pod powierzchnią procesów zamarzania. Objętość lodu jest większa niż tworzącej go wody, dlatego podczas zamarzania na powierzchni tworzą się pęknięcia.
Innym mechanizmem wyjaśniającym te pęknięcia byłoby oddziaływanie grawitacyjne, które rozciągałoby obiekt i w ten sposób ogrzewałoby podpowierzchniowy ocean. Ale Pluton nie ma w pobliżu większego obiektu, który mógłby wywołać taki efekt, co oznacza, że jego ocean powinien zamarznąć.
Nad tym zagadnieniem zastanawiali się naukowcy z Uniwersytetu Hokkaido, Tokyo Institute of Technology, Tokushima University, Osaka University, Kobe University i University of California w Santa Cruz. Ich głowy zaprzątała myśl, co może powstrzymać ocean przed zamarznięciem. Zespół postawił hipotezę izolacyjnej warstwy hydratów gazowych pod lodową powierzchnią Sputnik Planitia.
Hydraty gazowe są kryształami lodu, w których uwięzione są cząsteczki gazu, głównie metanu. Są bardzo lepkie, mają niską przewodność cieplną i dlatego mogą zapewniać doskonałe właściwości izolacyjne.
Do poparcia swojej koncepcji badacze przeprowadzili symulacje komputerowe obejmujące okres 4,6 miliarda lat, czyli od początków formowania się Układu Słonecznego. Symulacje pokazały termiczną i strukturalną ewolucję wnętrza Plutona i czas potrzebny na zamarznięcie oceanu podpowierzchniowego. Symulowali dwa scenariusze: jeden, w którym istniała izolacyjna warstwa hydratów gazowych między oceanem a lodowatą skorupą, i drugi, w którym jej nie było.
Symulacje wykazały, że bez warstwy izolującej podpowierzchniowy ocean zamarzłby całkowicie setki milionów lat temu, ale z izolującą warstwą prawie wcale nie zamarł. Symulacje pokazały również, że potrzeba około miliona lat, aby nad oceanem utworzyła się gęsta skorupa lodowa. Jednak z warstwą izolacyjną złożoną z hydratów gazowych ten czas rozciągnął się do ponad miliarda lat. Wyniki tych badań potwierdzają możliwość istnienia ciekłego oceanu pod lodową skorupą obszaru Sputnik Planitia.
Zespół uważa, że najbardziej prawdopodobnym gazem w hipotetycznej warstwie izolacyjnej jest metan pochodzący ze skalistego jądra Plutona. Koncepcję z metanem zamkniętym w molekularnych klatkach lodu wydaje się potwierdzać skład atmosfery taj planety karłowatej, która jest uboga w metan i bogata w azot.
Podobne warstwy izolujące mogą utrzymywać podpowierzchniowe oceany w innych stosunkowo dużych, ale minimalnie ogrzewanych lodowych księżycach i odległych ciałach niebieskich. - Może to oznaczać, że we Wszechświecie jest więcej oceanów niż wcześniej sądzono, co sprawia, że istnienie życia pozaziemskiego jest bardziej prawdopodobne – powiedział Shunichi Kamata z Uniwersytetu Hokkaido, który kierował zespołem badaczy.
Źródło: Hokkaido University, fot. NASA
