Bilim adamları buzlu cüce gezegenlerde jeotermal aktiviteye dair kanıtlar buluyor

Southwest Araştırma Enstitüsü’nün ortak liderliğindeki bir ekip, Kuiper Kuşağı’nda bulunan buzlu cüce gezegenler Eris ve Makemake’de hidrotermal veya metamorfik aktiviteye dair kanıtlar buldu. Yüzeylerinde tespit edilen metan, kayalık çekirdeklerinde sıcak ve hatta sıcak jeokimyanın işaretlerini taşıyor; bu, bir kuyruklu yıldızdan gelen metanın imzasından oldukça farklı.

Bu keşifle ilgili bir makalenin baş yazarı ve gezegen jeokimyası uzmanı olan SwRI’den Dr. Christopher Glein, “Soğuk yerlerde sıcak zamanların bazı ilginç işaretlerini görüyoruz” dedi.

“Bu projeye, büyük Kuiper Kuşağı nesnelerinin (KBO’lar), soğuk yüzeyleri metan gibi uçucu maddeleri koruyabildiğinden, ilkel güneş nebulasından miras alınan malzemelerle dolu eski yüzeylere sahip olması gerektiğini düşünerek geldim. Bunun yerine James Webb Uzay Teleskobu (JWST) şunu verdi: bize bir sürpriz oldu. Eris ve Makemake’de metan üreten termal süreçlere işaret eden kanıtlar bulduk.”

Kuiper Kuşağı, Neptün’ün yörüngesinin ötesinde, güneş sisteminin kenarında, buzlu cisimlerden oluşan halka şeklinde geniş bir bölgedir. Eris ve Makemake, boyut olarak Plüton ve onun uydusu Charon ile karşılaştırılabilir. Bu cisimler muhtemelen güneş sistemimizin tarihinin erken dönemlerinde, yaklaşık 4,5 milyar yıl önce oluşmuşlardır. Güneşimizin sıcaklığından uzakta, KBO’ların soğuk, ölü nesneler olduğuna inanılıyordu.

JWST çalışmalarından yeni yayınlanan çalışma, Eris ve Makemake yüzeylerindeki izotopik moleküllerin ilk gözlemlerini gerçekleştirdi. Bu sözde izotopologlar, farklı sayıda nötrona sahip atomlar içeren moleküllerdir. Gezegensel evrimi anlamada yararlı veriler sağlarlar.

JWST ekibi cüce gezegenlerin yüzeylerinin bileşimini, özellikle metandaki döteryum (ağır hidrojen, D)/hidrojen (H) oranını ölçtü. Döteryumun Büyük Patlama’da oluştuğuna inanılıyor ve hidrojen evrende en bol bulunan çekirdektir. Bir gezegen gövdesindeki D/H oranı, hidrojen içeren bileşiklerin kökeni, jeolojik geçmişi ve oluşum yolları hakkında bilgi verir.

Glein, “JWST ile gözlemlediğimiz ılımlı D/H oranı, eski bir yüzeyde ilkel metanın varlığını yalanlıyor. İlkel metanın çok daha yüksek bir D/H oranına sahip olması gerekir” dedi.

“Bunun yerine, D/H oranı, derin iç kısımda üretilen metanın jeokimyasal kökenlerine işaret ediyor. D/H oranı bir pencere gibidir. Bunu bir anlamda yeraltına bakmak için kullanabiliriz. Verilerimiz, iç kısımda yüksek sıcaklıkların olduğunu gösteriyor. Metanın pişirilebilmesi için bu dünyaların kayalık çekirdekleri.Moleküler nitrojen (N)₂) da üretilebilir ve bunu Eris’te görüyoruz. Sıcak çekirdekler aynı zamanda buzlu yüzeylerinin altındaki potansiyel sıvı su kaynaklarına da işaret edebilir.”

Son yirmi yılda bilim insanları buzlu dünyaların bir zamanlar inanıldığından çok daha fazla içsel evrim geçirebileceğini öğrendiler. Satürn’ün uydusu Enceladus ve Jüpiter’in uydusu Europa gibi birkaç buzlu uyduda yüzey altı okyanuslarına dair kanıtlar bulundu. Sıvı su, potansiyel gezegensel yaşanabilirliğin belirlenmesinde temel bileşenlerden biridir.

Eris ve Makemake’de su okyanuslarının varlığı ihtimali, bilim adamlarının önümüzdeki yıllarda inceleyeceği bir konu. Eğer bunlardan herhangi biri yaşanabilirse, o zaman güneş sistemindeki yaşamı destekleyebilecek en uzak dünya haline gelecektir. İçten güdümlü süreçlerin kimyasal göstergelerini bulmak onları bu yönde bir adım attırıyor.

Dr. Will Grundy, “Eris ve Makemake, kayalık çekirdeklerinde sıcak, hatta sıcak jeokimyaya ev sahipliği yaptıysa veya hala ev sahipliği yapabiliyorsa, kriyovolkanik süreçler, jeolojik açıdan yakın zamanlarda bu gezegenlerin yüzeylerine metan taşıyabilir” dedi. Lowell Gözlemevi’nde bir gökbilimci, Glein’in ortak yazarlarından biri ve yardımcı bir makalenin baş yazarı.

“Bir karbon izotop oranı bulduk (¹³C/¹²C) bu nispeten yakın zamanda yeniden yüzeye çıkmayı öneriyor.”

Bu çalışma gezegen bilimindeki paradigma değişiminin bir parçasıdır. Soğuk, buzlu dünyaların yüreklerinin sıcak olabileceği giderek daha fazla kabul ediliyor. Bu çalışma için geliştirilen modeller ayrıca Satürn’ün bol miktarda metan içeren uydusu Titan’da jeotermal gazların oluşumuna işaret ediyor. Dahası, Eris ve Makemake’teki beklenmedik aktivite çıkarımı, büyük KBO’larda gördüklerimizi şekillendirmede iç süreçlerin öneminin altını çiziyor ve Plüton’daki bulgularla da tutarlı.

Glein, “Yeni Ufuklar’ın Plüton sisteminin yakınından geçmesinin ardından ve bu keşifle birlikte Kuiper Kuşağı, dinamik dünyalara ev sahipliği yapma açısından hayal edebileceğimizden çok daha canlı bir hale geliyor” dedi. “JWST verilerini jeolojik bir bağlama oturtmak için bu cisimlerden bir başkasının yanından uçmak üzere bir uzay aracı göndermeyi düşünmek için henüz çok erken değil. İnanıyorum ki bizi bekleyen harikalar bizi şaşkına çevirecek.”

Kağıt yayınlanan dergide İkarus.