טלסקופ ווב צפה במה שנראה כמרבצי מתאן צעירים על-פני השטח של אריס ומאקי מאקי
עדויות לפעילות גיאוכימית פנימית על כוכבי הלכת הננסיים הקפואים אריס ומאקי מאקי, מצביעות על כך שהם עשויים לארח אוקיינוסים תת-קרקעיים, ולאתגר תפיסות קודמות של עולמות רחוקים אלה כקרים ואינרטיים. תגלית זו, שהתאפשרה הודות לטלסקופ החלל ג’יימס ווב, פותחת אפיקים חדשים למחקר על קיום חיים על כוכבי לכת ועל האופי הדינמי של עצמים בחגורת קויפר.
צוות בראשות מכון המחקר סאות’ווסט גילה אינדיקציות לתהליכים הידרותרמיים או מטמורפיים בתוך כוכבי הלכת הננסיים הקפואים אריס ומאקי מאקי, הממוקמים בחגורת קויפר. נוכחותו של מתאן על-פני השטח שלהם מציגה מאפיינים של פעילויות גיאוכימיות חמות או חמות פוטנציאלית בפנים הסלעי שלהם, שונים באופן מובהק מחתימות המתאן שנמצאות בשביטים.
“אנחנו רואים כמה סימנים מעניינים של זמנים חמים במקומות קרירים”, אמר ד”ר כריסטופר גליין מ-SwRI, מומחה לגיאוכימיה פלנטרית והמחבר הראשי של מאמר על התגלית הזו. “הגעתי לפרויקט הזה במחשבה שלעצמים גדולים בחגורת קויפר (KBOs) צריכים להיות משטחים עתיקים המאוכלסים בחומרים שעברו בירושה מערפילית השמש הקדמונית, מכיוון שפני השטח הקרים שלהם יכולים לשמר חומרים נדיפים כמו מתאן. במקום זאת, טלסקופ החלל ג’יימס ווב (JWST) הפתיע אותנו! מצאנו ראיות המצביעות על תהליכים תרמיים המייצרים מתאן שנפלט מתוך אריס ומאקי מאקי.
חגורת קויפר והעצמים שבה
חגורת קויפר היא אזור עצום בצורת סופגנייה של גופים קפואים מעבר למסלולו של נפטון בקצה מערכת השמש. אריס ומאקי מאקי דומים בגודלם לפלוטו ולירח שלו כארון. גופים אלה נוצרו ככל הנראה בשלב מוקדם בהיסטוריה של מערכת השמש שלנו, לפני כ-4.5 מיליארד שנה. הרחק מחום השמש שלנו, האמינו כי KBOs הם עצמים קרים ומתים. עבודה חדשה שפורסמה ממחקרי JWST ביצעה את התצפיות הראשונות של מולקולות איזוטופיות על-פני השטח של אריס ומאקי מאקי. איזוטופולוגים אלה הם מולקולות המכילות אטומים בעלי מספר שונה של נייטרונים. הם מספקים נתונים שימושיים בהבנת האבולוציה הפלנטרית.
מדעני SwRI השתמשו בנתונים מטלסקופ החלל ג’יימס ווב כדי למדל את התהליכים הגיאותרמיים התת-קרקעיים שיכולים להסביר כיצד מתאן הגיע בסופו של דבר אל פני השטח של אריס מאקי מאקי, שני כוכבי לכת ננסיים בחגורת קויפר המרוחקת. האיור מצביע על שלוש אפשרויות, כולל האפשרות שמים נוזליים קיימים בתוך גופים קפואים אלה בקצה מערכת השמש, הרחק מחום השמש. קרדיט: Southwest Research Institute
צוות JWST מדד את הרכב פני השטח של כוכבי הלכת הננסיים, במיוחד את יחס הדאוטריום (מימן כבד, D) למימן (H) במתאן. מאמינים שדאוטריום נוצר במפץ הגדול, ומימן הוא הגרעין הנפוץ ביותר ביקום. יחס D/H בגוף פלנטרי מניב מידע על המקור, ההיסטוריה הגיאולוגית ומסלולי ההיווצרות של תרכובות המכילות מימן.
“יחס D/H המתון שראינו עם JWST מסגיר את נוכחותו של מתאן קדמוני על משטח קדום. למתאן קדמוני יהיה יחס D/H גבוה בהרבה”, אמר גליין. “במקום זאת, יחס D/H מצביע על מקורות גיאוכימיים למתאן המיוצר בעומק. יחס D/H הוא כמו חלון. אנו יכולים להשתמש בו במובן מסוים כדי להציץ אל מתחת לפני השטח. הנתונים שלנו מצביעים על טמפרטורות גבוהות בליבות הסלעיות של העולמות האלה, כך שניתן יהיה להרתיח מתאן. חנקן מולקולרי (N2) יכול להיות מיוצר גם כן, ואנחנו רואים את זה על אריס. ליבות חמות יכולות גם להצביע על מקורות פוטנציאליים של מים נוזליים מתחת לפני השטח הקפואים שלהן”.
השלכות על יכולת קיום חיים וחקר עתידי
במהלך שני העשורים האחרונים, מדענים למדו כי עולמות קפואים יכולים להיות הרבה יותר מפותחים פנימית ממה שחשבו פעם. עדויות לאוקיינוסים תת-קרקעיים נמצאו בכמה ירחים קפואים כמו ירחו של שבתאי ‘אנקלדוס’ וירחו של צדק, ‘אירופה’. מים נוזליים הם אחד ממרכיבי המפתח בקביעת יכולת החיים הפלנטרית הפוטנציאלית. האפשרות שקיימים אוקיינוסי מים בתוך אריס ומאקי מאקי היא משהו שמדענים הולכים לחקור בשנים הבאות. אם אחד מהם ראוי למגורים, הוא יהפוך לעולם המרוחק ביותר במערכת השמש שיכול לתמוך בחיים. מציאת אינדיקטורים כימיים של תהליכים מונעים פנימיים לוקח אותם צעד בכיוון זה.
אם היתה או עדיין יש באריס ומאקי ומאקי גיאוכימיה חמה, או אפילו חמימה, בליבות הסלעיות שלהם, תהליכים קריו-וולקניים יוכלו להעביר מתאן לפני השטח של כוכבי הלכת האלה, אולי בתקופה האחרונה מבחינה גיאולוגית”, אמר ד”ר וויל גרונדי, אסטרונום במצפה לואל, אחד ממחברי המאמר של גליין והמחבר הראשי של מאמר נלווה. “מצאנו יחס איזוטופ פחמן (13C/12C) שמרמז על התעוררות מחודשת יחסית לאחרונה”.)
עבודה זו היא חלק משינוי פרדיגמה במדע הפלנטרי. יותר ויותר מכירים בכך שעולמות קרים וקפואים עשויים להיות חמים מתחת לפני השטח. מודלים שפותחו עבור מחקר זה מצביעים גם על היווצרות גזים גיאותרמיים על הירח של שבתאי, ‘טיטאן’, שגם בו יש שפע של מתאן. יתר על כן, ההיקש של פעילות בלתי צפויה על אריס ומאקי מאקי מדגיש את החשיבות של תהליכים פנימיים בעיצוב מה שאנו רואים על KBOs גדולים ועולה בקנה אחד עם הממצאים בפלוטו.
“לאחר מטס New Horizons דרך מערכת פלוטו, ועם תגלית זו, חגורת קויפר מתגלה כהרבה יותר חיה במונחים של אירוח עולמות דינמיים ממה שהיינו מדמיינים”, אמר גליין. “עדיין לא מוקדם מדי להתחיל לחשוב על שליחת חללית שתטוס ליד אחד הגופים האלה כדי למקם את נתוני JWST בהקשר גיאולוגי. אני מאמין שנהיה המומים מהפלאים שמחכים לנו!”
למאמר המדעי: DOI: 10.1016/j.icarus.2024.115999
תגובה אחת
אפשרות רביעית,נפילת אסטרואידים,מטאורים במשך הזמן העל כוכבי הלכת הננסיים,כתוצאה מיכך נוצר חום ופליטת מתאן,האם זה יכול להיות??