За орбитой Плутона, вдали от солнечного тепла, дрейфует огромное пространство ледяных камней и карликовых планет, которые считаются слишком холодными, чтобы быть не более чем обледенелыми глыбами в космическом пространстве. Однако внешность может быть обманчивой.
Эрида и Макемаке — далекие карликовые планеты, покрытые молодым метановым льдом. Благодаря космическому телескопу «Джеймс Уэбб» астрономы получили новые данные о составе их поверхности. Спектрограф ближнего инфракрасного диапазона (NIRSpec) засек на планетах соединения метана с повышенной долей тяжелого водорода (дейтерия) и различающимися изотопами углерода.
Исследователи проанализировали разные сценарии появления метана и выделили три типа, который может существовать на Эриде и Макемаке. Первичный метан мог появиться из протопланетного диска, термогенный метан — из сложных органических молекул, а абиогенный метан — от гидротермической переработки оксидов углерода в присутствии горных пород. Метан могут производить и бактерии, но такую версию в контексте исследования ученые не рассматривали.
Во-первых, первичного метана на Эриде и Макемаке почти нет. Возможно, он улетел в космос или разрушился в процессе эволюции этих тел. Во-вторых, для образования абиогенного и термогенного метана необходима относительно высокая температура — от 150 до 400 градусов Цельсия. Можно сделать вывод о том, что у планет есть каменное ядро, которое нагрелось от распада радиоактивных элементов.
Как следствие, под метановым льдом должна быть жидкая вода. А на поверхность метан попадает за счет криовулканизма. «Обнаруженное нами соотношение изотопов углерода (13 °C/12C) говорит об относительно недавнем обновлении поверхности», — прокомментировал соавтор исследования и астроном из обсерватории Лоуэлла Уилл Гранди. На обновление метанового льда указывает высокое альбедо (отражающая способность поверхности) Эриды и Макемаке.
Космическая радиация превратила метан в более тяжелые углеводородные соединения, добавив ему красный оттенок. Светлая поверхность Эриды и Макемаке указывает на обновление метанового льда. Причиной тому могут быть сезонная сублимация и последующая конденсация — он оседает поверх покрасневшей поверхности. Если же слой метана на поверхности достаточно толстый, в нем может идти конвекция: нагревшееся от ядра вещество поднимается вверх, где снова замерзает.
Из-за огромного удаления от Солнца температура на поверхности Эриды и Макемаке составляет примерно минус 238 градусов Цельсия. Факт того, что на них существуют подледные океаны, — большая неожиданность. Все потому, что по расчетам ученых, типичного тепла ядра у карликовых планет не должно хватать для поддержания жидкого океана под поверхностью.
Спектрограф «Джеймса Уэбба» не в первый раз шокирует специалистов подобными данными. Ранее благоря нему на поверхности Седне, Гунгуне и Кваваре (трех карликовых планет из пояса Койпер) были обнаружены органические молекулы и водяной лед.
Олеся Маевская
