Buzlu cüce gezegenler Eris ve Makemake’deki iç jeokimyasal aktiviteye dair kanıtlar, bu gezegenlerin yüzey altı okyanuslarına ev sahipliği yapabileceklerini öne sürüyor ve bu uzak dünyaların soğuk ve hareketsiz olduğu yönündeki önceki görüşlere meydan okuyor. James Webb Uzay Teleskobu’nun mümkün kıldığı bu keşif, gezegenin yaşanabilirliği ve Kuiper Kuşağı nesnelerinin dinamik doğası üzerine araştırmalar için yeni yollar açıyor.
Webb teleskopu, Eris ve Makemake’nin yüzeylerinde genç metan birikintileri gibi görünen şeyleri gözlemledi.
Southwest Araştırma Enstitüsü’nün ortak liderliğindeki bir ekip, Güneybatı yönünde yer alan buzlu cüce gezegenler Eris ve Makemake’de hidrotermal veya metamorfik süreçlerin belirtilerini keşfetti. Kuiper Kuşağı. Yüzeylerindeki metan varlığı, kuyruklu yıldızlarda bulunan metan izlerinden belirgin şekilde farklı olarak, kayalık iç kısımlarında sıcak veya potansiyel olarak sıcak jeokimyasal aktivite özellikleri sergiliyor.
Bu keşifle ilgili bir makalenin baş yazarı ve gezegen jeokimyası uzmanı olan SwRI’dan Dr. Christopher Glein, “Serin yerlerdeki 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 doldurulmuş eski yüzeylere sahip olması gerektiğini düşünerek geldim. Bunun yerine, James Webb Uzay Teleskobu (JWST) bize bir sürpriz yaptı! Eris ve Makemake’de metan üreten termal süreçlere işaret eden kanıtlar bulduk.
Kuiper Kuşağı ve Sakinleri
Kuiper Kuşağı, yörüngesinin ötesinde buzlu cisimlerden oluşan halka şeklinde geniş bir bölgedir. Neptün güneş sisteminin sınırında. Eris ve Makemake boyut olarak karşılaştırılabilir Plüton ve onun ayı Charon. 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.
SwRI bilim insanları, uzak Kuiper Kuşağı’ndaki iki cüce gezegen olan Eris ve Makemake’nin yüzeylerinde metan gazının nasıl ortaya çıktığını açıklayabilecek yeraltı jeotermal süreçlerini modellemek için James Webb Uzay Teleskobu’ndan elde edilen verileri kullandı. Çizim, Güneş’in sıcaklığından uzakta, Güneş sisteminin kenarındaki bu buzlu kütlelerin içinde sıvı suyun var olma potansiyeli de dahil olmak üzere üç olasılığa işaret ediyor. Kredi bilgileri: Güneybatı Araştırma Enstitüsü
JWST ekibi cüce gezegenlerin yüzeylerinin bileşimini, özellikle metandaki döteryum (ağır hidrojen, D)/hidrojen (H) oranını ölçtü. Döteryumun oluştuğuna inanılıyor Büyük patlamave hidrojen evrende en çok bulunan çekirdektir. Bir gezegen gövdesindeki D/H oranı, hidrojen içeren bileşiklerin kökeni, jeolojik geçmişi ve oluşum yolları hakkında bilgi verir.
“JWST ile gözlemlediğimiz ılımlı D/H oranı, eski bir yüzeyde ilkel metanın varlığını yalanlıyor. Glein, ilkel metanın çok daha yüksek bir D/H oranına sahip olacağını söyledi. “Bunun yerine D/H oranı, derin iç kısımlarda üretilen metanın jeokimyasal kökenlerine işaret ediyor. D/H oranı bir pencere gibidir. Bunu bir anlamda yeraltına bakmak için kullanabiliriz. Verilerimiz bu dünyaların kayalık çekirdeklerinde metanın pişirilebilmesi için yüksek sıcaklıkların olduğunu gösteriyor. Moleküler nitrojen (N2) da üretilebilir ve bunu Eris’te görüyoruz. Sıcak çekirdekler aynı zamanda buzlu yüzeylerinin altındaki potansiyel sıvı su kaynaklarına da işaret edebilir.”
Yaşanabilirlik ve Gelecekteki Keşifler için Çıkarımlar
Son yirmi yılda bilim insanları buzlu dünyaların bir zamanlar inanıldığından çok daha fazla içsel evrim geçirebileceğini öğrendiler. Birkaç buzlu uyduda yüzey altı okyanuslarına dair kanıtlar bulunmuştur. SatürnAy Enceladus ve Jüpiter‘ın ayı Europa. 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.
Southwest Araştırma Enstitüsü tarafından yönetilen bir ekip, buzlu cüce gezegenler Eris ve Makemake’nin derinliklerinde hidrotermal veya metamorfik aktiviteye dair kanıtlar buldu (sanatsal illüstrasyon). Güneş sisteminin kenarında, Neptün’ün yörüngesinin ötesinde, buzlu cisimlerden oluşan halka şeklindeki geniş bir bölge olan Kuiper Kuşağı’nda yer alan Eris ve Makemake, Plüton ve onun uydusu Charon ile karşılaştırılabilir büyüklüktedir. Kredi bilgileri: Güneybatı Araştırma Enstitüsü
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 akla getiriyor.”
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 yerleştirmek için bu cisimlerden bir başkasının yanından uçmak üzere bir uzay aracı göndermeyi düşünmeye başlamak için henüz çok erken değil. Bizi bekleyen harikalar karşısında hayrete düşeceğimize inanıyorum!”
Referans: Christopher R. Glein, William M. Grundy, Jonathan I. Lunine, Ian Wong, Silvia Protopapa tarafından yazılan “Eris ve Makemake’teki metan buzundaki orta D/H oranları, içlerindeki hidrotermal veya metamorfik süreçlerin kanıtı olarak: Jeokimyasal analiz” , Noemi Pinilla-Alonso, John A. Stansberry, Bryan J. Holler, Jason C. Cook ve Ana Carolina Souza-Feliciano, 8 Şubat 2024, İkarus.
DOI: 10.1016/j.icarus.2024.115999