Плутон и другие крупные объекты пояса Койпера могли сохранить начальные подповерхностные океаны до наших дней.
Аккреция материала в процессе формирования Плутона, возможно, произвела достаточно тепла, чтобы создать жидкий океан, сохранившийся под ледяной корой карликовой планеты до сегодняшнего дня, несмотря на удаленность от Солнца. Сценарий «горячего старта», описанный в исследовании в журнале Nature Geoscience, резко отличается от традиционного представления о происхождении Плутона как шара из льда и камня, в котором радиоактивный распад генерировал достаточно тепла, чтобы растопить лед и образовать подземный океан.
«Уникальный набор данных, полученный космическим аппаратом NASA «New Horizons», позволил нам сравнить наблюдения с теоретическими моделями тепловой эволюции далекого мира», – рассказывает Фрэнсис Ниммо, соавтор исследования из Калифорнийского университета в Санта-Круз (США).
Поскольку вода расширяется при замерзании и сжимается при таянии, сценарии «горячего» и «холодного» стартов приводят к различным последствиям для тектоники и поверхностных особенностей. Если бы карликовая планета родилась замерзшей, а потом оттаяла в недрах, планетологи обнаружили бы признаки первоначального сжатия и позднего расширения при постепенном последующем охлаждении океана. Во втором сценарии, если бы Плутон был нагрет изначально, расширение происходило бы на протяжении всей истории далекого мира.
«Мы не видим никаких свидетельств сжатия. Самые старые поверхностные элементы на Плутоне сложнее понять, но, похоже, существовало как древнее, так и современное расширение поверхности. И это прекрасно согласуется с идеей «горячего» старта», – объясняют исследователи.
Исследование затрагивает еще один важный вопрос: достаточно ли было энергии для «горячего» сценария. Двумя основными ее источниками считаются тепло, выделяемое при распаде радиоактивных элементов в недрах, и гравитационная энергия, выделяющаяся при бомбардировке поверхности растущей протопланеты космическим материалом.
Расчеты показали: если бы вся гравитационная энергия была сохранена в виде тепла, это неизбежно создало бы первоначальный жидкий океан. На практике, однако, значительная часть тепловой энергии будет уходить в космос, особенно если аккреция нового материала происходит медленно. Но если протопланета быстро набирает массу, тепло может задержаться в ее недрах.
«Если бы Плутон сформировался менее чем за 30 000 лет, это был бы действительно горячий старт. Если бы вместо этого аккреция происходила в течение нескольких миллионов лет, такой сценарий был бы возможен, если только крупные ударные элементы направили бы свою энергию глубоко под поверхность», – подсчитали исследователи.
Результаты исследования предполагают, что другие большие объекты пояса Койпера – в частности, Эрида и Макемаке – также могли сохранить начальные подповерхностные океаны до наших дней.
«Даже в такой холодной среде, вдали от Солнца, все эти миры могли образоваться и просуществовать с жидкими океанами, сохранив под ледяной корой потенциал для зарождения жизни», – заключили авторы.