Układ Słoneczny nie kończy się na Neptunie. Za orbitą tej planety rozciąga się Pas Kuipera. To duży obszar pełen planetoid. Pas Kuipera, rozpoczynający się ok. 30 jednostek astronomicznych od Słońca, wypełniają miliony mniejszych i większych kawałków skał.
Szczególnie interesujące są największe obiekty Pasa Kuipera, czyli planety karłowate. Są mniejsze od planet, ale większe od planetoid. Najbardziej znaną jest Pluton, zdegradowany do tej kategorii po tym, jak przestał być uznawany za planetę. Poza nim w Pasie Kuipera wykryto jeszcze kilka innych planet karłowatych. Dwie z nich to Eris i Makemake.
Właśnie okazało się, że te dwa obiekty mogą kryć wielką niespodziankę. Obserwacje Eris i Makemake przeprowadzone za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba wykazały, że obie planety karłowate mogą mieć pod powierzchniami oceany ciekłej wody. Praca na ten temat trafiła do kwietniowego wydania czasopisma naukowego „Icarus”.
Gdzie znajdują się Eris i Makemake?
Eris została odkryta w styczniu 2005 roku. Ma średnicę tylko o 44 km mniejszą od średnicy Plutona. Jednocześnie jej masa jest o jedna czwartą większa. Ten lodowy obiekt został uznany za modelową planetę karłowatą.
Makemake astronomowie wypatrzyli dwa miesiące po Eris. Niezwykle chłodny lodowy glob jest mniejszy zarówno od Eris, jak i Plutona. Ma tylko 1430 km średnicy. Od Słońca dzieli go aż 7,7 mld km, Eris zaś dwa razy więcej.
Zagadka Eris i Makemake
Tak gigantyczny dystans utrudniał obserwacje i sprawiał, że o obu planetach karłowatych nie było wiadomo zbyt wiele. Teleskop Jamesa Webba przybliżył nas jednak do odkrycia części ich sekretów.
Zarówno Eris, jak i Makemake pokryte są metanowym lodem. Wchodzący w jego skład metan okazał się zbudowany nieco inaczej niż przewidywali astronomowie. Jego skład izotopowy wskazuje, że we wnętrzach obu planet karłowatych mogą zachodzić procesy geotermalne. One zaś mogły doprowadzić do roztopienia się podpowierzchniowego lodu – i do utworzenia się oceanów.
Wszystko to wywnioskowano na podstawie analizy składu metanu z powierzchni Eris i Makemake (na jej przeprowadzenie pozwala Teleskop Webba). Metan jest cząsteczką składającą się z jednego atomu węgla i czterech wodoru. Atomy te mogą mieć różne odmiany – izotopy – o odmiennej liczbie neutronów w jądrze. Gdyby metan z Eris i Makemake pochodził z dysku protoplanetarnego – czyli materii, z której uformowały się planety Układu Słonecznego – miałby w składzie określony stosunek różnych izotopów wodoru.
Gorące wnętrze planet karłowatych
Jak się okazało, metan z Eris i Makemake różni się od metanu wykrytego w kometach i pochodzącego z dysku protoplanetarnego. Skąd więc się wziął? Najprawdopodobniej powstał w reakcjach chemicznych wewnątrz Eris i Makemake – podejrzewają badacze. Następnie wydostał się na powierzchnię w procesie zwanym outgassingiem albo w wyniku aktywności wulkanicznej.
I tu robi się ciekawie. Otóż żeby metan utworzył się wewnątrz lodowatej, odległej o miliardy kilometrów od Słońca planetki, jej wnętrze musi być rozgrzane. – Nasze dane sugerują, że w skalistych jądrach tych światów panuje podwyższona temperatura, w wyniku której może dojść do powstania metanu – mówi Christopher Glein, geochemik planetarny z Texas Southwest Research Institute.
Ile ta temperatura musiałaby wynosić? Przy ciśnieniu panującym wewnątrz Eris i Makemake – co najmniej 150 st. C. Źródłem ciepła mógłby być naturalny rozpad promieniotwórczych pierwiastków, wchodzących w skład skał znajdujących się w jądrach tych obiektów.
Woda i życie na Tytanie
Jeśli zaś jądra Eris i Makemake są gorące, warstwy lodu nad nimi mogły ulec rozpuszczeniu. Tym samym pod zamrożonymi powierzchniami obu globów może kryć się ciekła woda – uważają badacze.
Odkrycie rzuca ciekawe światło na niedawne doniesienia dotyczące Tytana. Astronomowie spekulowali, że na tym księżycu nie mogłoby powstać mikroskopowe życie, ponieważ tamtejszy ocean jest zbyt ubogi oparte na węglu związki chemiczne. Jednak jeśli wnętrze Tytana byłoby aktywne geotermalnie – tak samo jak serca Eris i Makamake – wówczas niezbędny węgiel mógłby pochodzić z metanu, tworzącego się w środku Tytana i z czasem przedostającego się do zewnętrznych warstw tego księżyca.
Warto przypomnieć, że podpowierzchniowe oceany może mieć wiele księżyców w Układzie Słonecznym, w tym m.in.:
