دانشمندان به رهبری مؤسسه تحقیقاتی جنوب غربی شواهدی دال بر فعالیت هیدروترمال یا دگرگونی در سیارات کوتوله یخی اریس و ماکماکه واقع در کمربند کویپر پیدا کردند. متان موجود بر روی سطوح آنها دارای علامت مشخصه ژئوشیمی گرم یا حتی گرم در هسته سنگی آنها است که به طور قابل توجهی با امضای متان از دنباله دار متفاوت است.
دکتر کریستوفر گلین، متخصص ژئوشیمی سیاره‌ای و نویسنده اصلی مقاله درباره این کشف، می‌گوید: «ما نشانه‌های جالبی از زمان‌های گرم را در مکان‌های خنک می‌بینیم.
من این پروژه را با این فکر شروع کردم که اجرام بزرگ کمربند کویپر باید دارای سطوح باستانی باشند که با مواد به ارث رسیده از سحابی خورشیدی اولیه پر شده است، زیرا سطوح سرد آنها می تواند مواد فراری مانند متان را ذخیره کند. در عوض، تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) ما را شگفت زده کرد. ما شواهدی پیدا کردیم که به فرآیندهای حرارتی که متان را در داخل اریس و ماک میک تولید می‌کنند اشاره کرد.
کمربند کویپر منطقه وسیعی از اجرام یخی فراتر از مدار نپتون در لبه منظومه شمسی است. Eris و Makemake را می توان از نظر اندازه با پلوتون و ماهواره آن شارون مقایسه کرد. این اجسام احتمالاً در اوایل تاریخ منظومه شمسی ما یعنی حدود 4,5 میلیارد سال پیش شکل گرفته اند. به دور از گرمای خورشید ما، KBOها اجسام سرد و مرده هستند.
مقاله ای که اخیراً از تحقیقات JWST منتشر شده است، اولین مشاهدات مولکول های ایزوتوپی را بر روی سطوح Eris و Makemake انجام داده است. این به اصطلاح ایزوتوپولوگ ها مولکول هایی هستند که حاوی اتم هایی با تعداد نوترون های متفاوت هستند. آنها داده های مفیدی برای درک تکامل سیاره ای ارائه می دهند.
تیم JWST ترکیب سطحی سیارات کوتوله، به ویژه نسبت دوتریوم (هیدروژن سنگین، D) به هیدروژن (H) در متان را اندازه‌گیری کرد. تصور می شود که دوتریوم در بیگ بنگ شکل گرفته است و هیدروژن رایج ترین هسته در جهان است. نسبت D/H در یک جسم سیاره ای اطلاعاتی در مورد منشاء، تاریخچه زمین شناسی و مسیرهای تشکیل ترکیبات حاوی هیدروژن ارائه می دهد.
«نسبت D/H متوسطی که با JWST مشاهده کردیم، مخالف حضور متان اولیه در سطح باستانی است. گلاین گفت: متان اولیه نسبت D/H بسیار بالاتری خواهد داشت.
در عوض، نسبت D/H منشأ ژئوشیمیایی متان را نشان می‌دهد که در زیر خاک عمیق تشکیل می‌شود. نسبت D/H مانند یک پنجره است. ما می توانیم از آن، به یک معنا، برای نگاه کردن به داخل استفاده کنیم. داده‌های ما دمای بالا در هسته‌های سنگی این دنیاها را نشان می‌دهد که به متان امکان تشکیل می‌دهد. نیتروژن مولکولی (N2) نیز می تواند تولید شود و ما آن را در Eris می بینیم. هسته های داغ همچنین ممکن است منابع بالقوه آب مایع را در زیر سطح یخی خود نشان دهند."
در طول دو دهه گذشته، دانشمندان آموخته اند که جهان های یخی ممکن است بسیار بیشتر از آنچه قبلا تصور می شد، در درون خود تکامل یافته باشند. شواهدی از اقیانوس های زیرسطحی در چندین قمر یخی مانند قمر زحل انسلادوس و قمر مشتری اروپا یافت شده است. آب مایع یکی از عناصر کلیدی در تعیین قابلیت سکونت پذیری یک سیاره است.
احتمال وجود اقیانوس‌های آبی در داخل Erid و Makemake چیزی است که دانشمندان قرار است در سال‌های آینده بررسی کنند. اگر یکی از آنها قابل سکونت باشد، دورترین جهان در منظومه شمسی خواهد بود که می تواند حیات را پشتیبانی کند. شناسایی شاخص های شیمیایی فرآیندهای داخلی گام دیگری در این راستا است.
دکتر ویل گراندی، اخترشناس دانشگاه، گفت: «اگر اریس و ماکماکه حاوی ژئوشیمی گرم یا حتی داغ در هسته‌های سنگی خود بودند، فرآیندهای کریوولکانیک می‌توانست متان را به سطح این سیارات برساند، شاید در زمان‌های اخیر زمین‌شناسی». رصدخانه لاول، یکی از نویسندگان مشترک گلین و نویسنده اصلی مقاله همراه. ما نسبت ایزوتوپ کربن (13C/12C) را پیدا کردیم که نشان دهنده ظهور نسبتاً اخیر است.
این کار بخشی از یک تغییر پارادایم در علوم سیاره‌ای است. به طور فزاینده ای تشخیص داده می شود که جهان های سرد و یخی می توانند در اعماق روح گرم باشند. مدل‌های توسعه‌یافته برای این مطالعه بیشتر نشان‌دهنده شکل‌گیری گازهای زمین گرمایی در قمر زحل تیتان است که همچنین غنی از متان است. علاوه بر این، یافته‌های فعالیت غیرمنتظره در اریس و ماک میک اهمیت فرآیندهای درونی را در شکل‌دهی آنچه در اجرام بزرگ می‌بینیم، برجسته می‌کند و با یافته‌های پلوتو همخوانی دارد.
گلین می‌گوید: «بعد از پرواز نیوهورایزنز در منظومه پلوتو و با این کشف، به نظر می‌رسد کمربند کویپر از نظر میزبانی از جهان‌های پویا بسیار زنده‌تر از آن چیزی است که ما تصور می‌کردیم.» هنوز زود نیست که به ارسال یک فضاپیما برای پرواز توسط یکی دیگر از این اجسام فکر کنیم تا داده های JWST را در یک زمینه زمین شناسی قرار دهیم. من معتقدم که ما از معجزاتی که در انتظارمان است مبهوت خواهیم شد."
همچنین بخوانید: