2016.09.27. - Folyékony óceán rejtőzhet a Pluto jeges felszíne alatt

A Pluto hatalmas kráterét létrehozó becsapódás modellezésével egy kutatócsoport új becslést adott a törpebolygó jeges felszíne alatt feltételezett folyékony óceán vizének vastagságára.

Már tavaly, a NASA New Horizons űrszondájának Pluto melletti elrepülésekor, az első visszaküldött adatok alapján felmerült, hogy a törpebolygó jeges kérge alatt folyékony óceán rejtőzhet. Az égitest felszínét domináló hatalmas krátert létrehozó becsapódás modellezésével most egy kutatócsoport új becslést adott arra, hogy milyen vastag lehet a feltételezett vízréteg. A Brandon Johnson geológus (Brown University) által vezetett vizsgálat eredménye szerint a Pluto felszíne alatt nagy valószínűséggel 100 kilométernél is vastagabb folyékony vízréteg húzódik, az összetétellel kapcsolatban pedig azt mondják, hogy az óceán sótartalma a Holt-tengeréhez hasonló lehet.

Johnson és munkatársai a 900 kilométer átmérőjű Sputnik Planum medencét, a New Horizons elrepülése során felfedezett híres szív alakú felszínformának a nyugati lebenyét tanulmányozták. A medencét minden bizonnyal egy 200 kilométeres vagy még annál is nagyobb test becsapódása hozta létre. Annak megértéséhez, hogy ennek mi köze lehet a feltételezett óceánhoz, a kráternek a Pluto legnagyobb holdjához képesti elhelyezkedése szolgáltatja a kulcsot. A Pluto és a Charon keringése kötött, azaz mindig ugyanazt az oldalukat fordítják egymás felé. A Sputnik Planum éppen a két égitestet összekötő egyenesen (ún. árapály-tengely) fekszik, ez a pozíció pedig arra enged következtetni, hogy a medencében ún. pozitív tömeganomália van, azaz a Pluto jeges kérgének átlagánál nagyobb benne a tömegsűrűség. Így a Charon ezen részre ható tömegvonzása is nagyobb, ami addig billentette a Plutót, míg a Sputnik Planum az árapály-tengelyre nem került. Johnson szerint egy becsapódási kráternél a kidobódó anyag miatt inkább negatív tömeganomáliát várnánk, a Sputnik Planum esetében azonban az előzőek alapján nem ez a helyzet, így el kell gondolkodnunk azon, hogy mi okozhatja a pozitív anomáliát.

A Pluto New Horizons űrszonda által megpillantott "szíve", melynek egyik fele egy ősi becsapódás eredménye, a felszín alatt húzódó óceánra utaló nyomokat rejt.
[NASA/APL/SwRI]

A válasz egyik fele az lehet, hogy létrejötte után a krátert részben nitrogénjég töltötte ki, ami hozzájárulhatott a medence tömegéhez, de a jégréteg ahhoz nem volt elég vastag, hogy a pozitív tömeganomália kialakuljon. Az ehhez szükséges további tömeget a felszín alatt rejtőző folyékony víz adhatta.

Ha tekegolyót ejtünk egy ugrálóasztal gumilepedőjére, az "behorpad", majd a rugalmassága miatt elindul visszafelé. A nagy becsapódások szintén horpadást okoznak az égitestek felszínén, ezt pedig ugyanúgy a kéreg felfelé mozgása követi, ami anyagot mozgat az égitest belsejéből kifelé. Ha ez az anyag sűrűbb, mint ami a becsapódás következtében elhagyta az égitestet, a végén a kráterben lévő tömeg ugyanakkora maradhat, mint a becsapódás előtt volt. A geológusok ezt a folyamatot izosztatikus kiegyenlítődésnek hívják. A víz sűrűbb, mint a jég, így ha a Pluto jeges kérge alatt tényleg folyékony víz van, az a Sputnik Planum medencét létrehozó becsapódás következtében pótolhatta a kráterből eltávozott tömeget. Ha így a medence létrejöttekor a mérleg nullszaldós volt, a később lerakódott nitrogénréteg már elegendő lehetett a pozitív tömeganomália kialakulásához.

Johnson és kollégái számítógépes modellekkel vizsgálták a forgatókönyv létjogosultságát, és azt találták, hogy a kialakuló pozitív tömeganomália mértéke nagyon érzékeny a rejtőzködő vízréteg vastagságára, és a víz sűrűségét befolyásoló sótartalomra is. Olyan objektum becsapódását modellezték, amely a Naprendszer ezen tartományában várható sebességgel mozogva képes a Sputnik Planum méretéhez hasonló nagyságú krátert létrehozni. A szimulációk során a kéreg alatti vízréteg vastagságát 0 és 200 kilométer között változtatták. A Sputnik Planum megfigyelt méretével és mélységével legjobban egyező, egyben a tömegkiegyenlítődést is létrehozó modellben az óceán vízrétegének vastagsága 100 kilométernél is több, a sótartalma pedig 30% körüli.

Az eredményeket részletező szakcikk a Geophysical Research Letters c. folyóiratban jelent meg.

Forrás:

• ScienceDaily 2016.09.24.